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C++教程之数据结构 (Data Structures)
数据结构 (Data Structures)
一个数据结构是组合到同一定义下的一组不同类型的数据,各个数据类型的长度可能不同。它的形式是:struct model_name {
type1 element1;
type2 element2;
type3 element3;
.
.
} object_name;
这里model_name 是一个这个结构类型的模块名称。object_name 为可选参数,是一个或多个具体结构对象的标识。在花括号{ }内是组成这一结构的各个元素的类型和子标识。
如果结构的定义包括参数model_name (可选),该参数即成为一个与该结构等价的有效的类型名称。例如:
struct products {
char name [30];
float price;
};
products apple;
products orange, melon;
我们首先定义了结构模块products,它包含两个域:name 和 price,每一个域是不同的数据类型。然后我们用这个结构类型的名称 (products) 来声明了 3个该类型的对象:apple, orange 和melon。
一旦被定义,products就成为一个新的有效数据类型名称,可以像其他基本数据类型,如int, char或 short 一样,被用来声明该数据类型的对象(object)变量。
在结构定义的结尾可以加可选项object_name ,它的作用是直接声明该结构类型的对象。例如,我们也可以这样声明结构对象apple, orange和melon:
struct products {
char name [30];
float price;
}apple, orange, melon;
并且,像上面的例子中如果我们在定义结构的同时声明结构的对象,参数model_name (这个例子中的products)将变为可选项。但是如果没有model_name,我们将不能在后面的程序中用它来声明更多此类结构的对象。
清楚地区分结构模型model和它的对象的概念是很重要的。参考我们对变量所使用的术语,模型model 是一个类型type,而对象object 是变量variable。我们可以从同一个模型model (type)实例化出很多对象objects (variables)。
在我们声明了确定结构模型的3个对象(apple, orange 和 melon)之后,我们就可以对它们的各个域(field)进行操作,这通过在对象名和域名之间插入符号点(.)来实现。例如,我们可以像使用一般的标准变量一样对下面的元素进行操作:
apple.name
apple.price
orange.name
orange.price
melon.name
melon.price
它们每一个都有对应的数据类型:apple.name, orange.name 和melon.name 是字符数组类型char[30],而apple.price, orange.price 和 melon.price 是浮点型float。
下面我们看另一个关于电影的例子:
// example about structures #include ‹iostream.h› #include ‹string.h› #include ‹stdlib.h› struct movies_t { char title [50]; int year; }mine, yours; void printmovie (movies_t movie); int main () { char buffer [50]; strcpy (mine.title, "2001 A Space Odyssey"); mine.year = 1968; cout << "Enter title: "; cin.getline (yours.title,50); cout << "Enter year: "; cin.getline (buffer,50); yours.year = atoi (buffer); cout << "My favourite movie is:\n "; printmovie (mine); cout << "And yours:\n"; printmovie (yours); return 0; } void printmovie (movies_t movie) { cout << movie.title; cout << " (" << movie.year << ")\n"; } |
Enter title: Alien Enter year: 1979 My favourite movie is: 2001 A Space Odyssey (1968) And yours: Alien (1979) |
注意这里 mine 和 yours 也是变量,他们是movies_t 类型的变量,被传递给函数printmovie()。因此,结构的重要优点之一就是我们既可以单独引用它的元素,也可以引用整个结构数据块。
结构经常被用来建立数据库,特别是当我们考虑结构数组的时候。
// array of structures #include ‹iostream.h› #include ‹stdlib.h› #define N_MOVIES 5 struct movies_t { char title [50]; int year; } films [N_MOVIES]; void printmovie (movies_t movie); int main () { char buffer [50]; int n; for (n=0; n<N_MOVIES; n++) { cout << "Enter title: "; cin.getline (films[n].title,50); cout << "Enter year: "; cin.getline (buffer,50); films[n].year = atoi (buffer); } cout << "\nYou have entered these movies:\n"; for (n=0; n<N_MOVIES; n++) { printmovie (films[n]); return 0; } void printmovie (movies_t movie) { cout << movie.title; cout << " (" << movie.year << ")\n"; } |
Enter title: Alien Enter year: 1979 Enter title: Blade Runner Enter year: 1982 Enter title: Matrix Enter year: 1999 Enter title: Rear Window Enter year: 1954 Enter title: Taxi Driver Enter year: 1975 You have entered these movies: Alien (1979) Blade Runner (1982) Matrix (1999) Rear Window (1954) Taxi Driver (1975) |
结构指针(Pointers to structures)
就像其它数据类型一样,结构也可以有指针。其规则同其它基本数据类型一样:指针必须被声明为一个指向结构的指针:struct movies_t {
char title [50];
int year;
};
movies_t amovie;
movies_t * pmovie;
这里 amovie 是一个结构类型movies_t 的对象,而pmovie 是一个指向结构类型movies_t 的对象的指针。所以,同基本数据类型一样,以下表达式正确的:
pmovie = &amovie;
下面让我们看另一个例子,它将引入一种新的操作符:
// pointers to structures #include ‹iostream.h› #include ‹stdlib.h› struct movies_t { char title [50]; int year; }; int main () { char buffer[50]; movies_t amovie; movies_t * pmovie; pmovie = & amovie; cout << "Enter title: "; cin.getline (pmovie->title,50); cout << "Enter year: "; cin.getline (buffer,50); pmovie->year = atoi (buffer); cout << "\nYou have entered:\n"; cout << pmovie->title; cout << " (" << pmovie->year << ")\n"; return 0; } |
Enter title: Matrix Enter year: 1999 You have entered: Matrix (1999) |
pmovie->title
来代替:
(*pmovie).title
以上两种表达式pmovie->title 和 (*pmovie).title 都是合法的,都表示取指针pmovie 所指向的结构其元素title 的值。我们要清楚将它和以下表达区分开:
*pmovie.title
它相当于
*(pmovie.title)
表示取结构pmovie 的元素title 作为指针所指向的值,这个表达式在本例中没有意义,因为title本身不是指针类型。
下表中总结了指针和结构组成的各种可能的组合:
表达式 | 描述 | 等价于 |
pmovie.title | 结构pmovie 的元素title | |
pmovie->title | 指针pmovie 所指向的结构其元素title 的值 | (*pmovie).title |
*pmovie.title | 结构pmovie 的元素title 作为指针所指向的值 | *(pmovie.title) |
结构嵌套(Nesting structures)
结构可以嵌套使用,即一个结构的元素本身又可以是另一个结构类型。例如:struct movies_t {
char title [50];
int year;
}
struct friends_t {
char name [50];
char email [50];
movies_t favourite_movie;
} charlie, maria;
friends_t * pfriends = &charlie;
因此,在有以上声明之后,我们可以使用下面的表达式:
charlie.name
maria.favourite_movie.title
charlie.favourite_movie.year
pfriends->favourite_movie.year
(以上最后两个表达式等价)
本节中所讨论的结构的概念与C语言中结构概念是一样的。然而,在C++中,结构的概念已经被扩展到与类(class)相同的程度,只是它所有的元素都是公开的(public)。在后面的章节4.1“类”中, 我们将进一步深入讨论这个问题。
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