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谭浩强《C++程序设计》课件


第7章 自定义数据类型

7.1 7.2 7.3 7.4

结构体类型 共用体 枚举类型 用typedef声明类型

C++提供了许多种基本的数据类型(如int、float、 double、char等)供用户使用。但是由于程序需要 处理的问题往往比较复杂,而且呈多样化,已有的 数据类型显得不能满足使用要求。因此C++允

许用 户根据需要自己声明一些类型,例如第5章介绍的数 组就是用户自己声明的数据类型。此外,用户可以 自己声明的类型还有结构体(structure)类型、共用 体(union)类型、枚举(enumeration)类型、类(class) 类型等,这些统称为用户自定义类型(user-defined type,UDT)。 本章介绍结构体类型、共用体类型和 枚举类型,第8章将介绍类类型。

7.1 结构体类型
7.1.1 结构体概述
有时需要将不同类型的数据组合成一个有机的整体, 以供用户方便地使用。这些组合在一个整体中的数 据是互相联系的。例如,一个学生的学号、姓名、 性别、年龄、成绩、家庭地址等项,都是这个学生 的属性。见图7.1。

图7.1

在一个组合项中包含若干个类型不同(当然也可以 相同)的数据项。C和C++允许用户自己指定这样 一种数据类型,它称为结构体。它相当于其他高级 语言中的记录(record)。 例如,可以通过下面的声明来建立如图7.1所示的 数据类型。
struct Student //声明一个结构体类型Student { int num; //包括一个整型变量num char name[20]; //包括一个字符数组name,可以容纳20个字符 char sex; //包括一个字符变量sex int age; //包括一个整型变量age float score; //包括一个单精度型变量 char addr[30]; //包括一个字符数组addr,可以容纳30个字符 }; //最后有一个分号

这样,程序设计者就声明了一个新的结构体类型 Student(struct是声明结构体类型时所必须使用的 关键字,不能省略),它向编译系统声明: 这是一 种结构体类型,它包括num, name, sex, age, score, addr等不同类型的数据项。应当说明Student是一 个类型名,它和系统提供的标准类型(如int、char、 float、double等)一样,都可以用来定义变量,只 不过结构体类型需要事先由用户自己声明而已。 声明一个结构体类型的一般形式为 struct 结构体类型名 {成员表列};

结构体类型名用来作结构体类型的标志。上面的声 明中Student就是结构体类型名。大括号内是该结 构体中的全部成员(member),由它们组成一个特 定的结构体。上例中的num,name,sex,score等都是 结构体中的成员。在声明一个结构体类型时必须对 各成员都进行类型声明,即 类型名 成员名; 每一个成员也称为结构体中的一个域(field)。成员 表列又称为域表。成员名的定名规则与变量名的定 名规则相同。 声明结构体类型的位置一般在文件的开头,在所有 函数(包括main函数)之前,以便本文件中所有的函 数都能利用它来定义变量。当然也可以在函数中声 明结构体类型。

在C语言中,结构体的成员只能是数据(如上面例子 中所表示的那样)。C++对此加以扩充,结构体的 成员既可以包括数据(即数据成员),又可以包括函 数(即函数成员),以适应面向对象的程序设计。但 是由于C++提供了类(class)类型,一般情况下,不 必使用带函数的结构体,因此在本章中只介绍只含 数据成员的结构体,有关包含函数成员的结构体将 在第8章介绍类类型时一并介绍。

7.1.2 结构体类型变量的定义方法及其初始化
前面只是指定了一种结构体类型,它相当于一个模 型,但其中并无具体数据,系统也不为之分配实际 的内存单元。为了能在程序中使用结构体类型的数 据,应当定义结构体类型的变量,并在其中存放具 体的数据。 1. 定义结构体类型变量的方法 可以采取以下3种方法定义结构体类型的变量。 (1) 先声明结构体类型再定义变量名 如上面已定义了一个结构体类型Student,可以用 它来定义结构体变量。如
Student student1, student2;

以上定义了student1和student2为结构体类型 Student的变量,即它们具有Student类型的结构。 如图7.2所示。

图7.2 在定义了结构体变量后,系统会为之分配内存单元。 例如student1和student2在内存中各占63个字节 (4+20+1+4+4+30=63)。

(2) 在声明类型的同时定义变量 例如:
struct Student //声明结构体类型Student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }student1,student2; //定义两个结构体类型Student的变量student1,student2

这种形式的定义的一般形式为 struct 结构体名 { 成员表列 }变量名表列;

(3) 直接定义结构体类型变量 其一般形式为 struct //注意没有结构体类型名 { 成员表列 } 变量名表列; 这种方法虽然合法,但很少使用。提倡先定义类型 后定义变量的第(1)种方法。在程序比较简单,结 构体类型只在本文件中使用的情况下,也可以用第 (2)种方法。 关于结构体类型,有几点要说明:

(1) 不要误认为凡是结构体类型都有相同的结构。 实际上,每一种结构体类型都有自己的结构,可以 定义出许多种具体的结构体类型。 (2) 类型与变量是不同的概念,不要混淆。只能对 结构体变量中的成员赋值,而不能对结构体类型赋 值。在编译时,是不会为类型分配空间的,只为变 量分配空间。 (3) 对结构体中的成员(即“域”),可以单独使 用,它的作用与地位相当于普通变量。关于对成员 的引用方法见7.3节。 (4) 成员也可以是一个结构体变量。 如

struct Date //声明一个结构体类型Date { int month; int day; int year; }; struct Student //声明一个结构体类型Student { int num; char name[20]; char sex; int age; Date birthday; //Date是结构体类型,birthday是Date类型的成员 char addr[30]; }student1,student2; //定义student1和student2为结构体类型Student的变 量

Student的结构见图7.3所示。

图7.3 (5) 结构体中的成员名可以与程序中的变量名相同, 但二者没有关系。例如,程序中可以另定义一个整 型变量num,它与student中的num是两回事,互不影 响。

2. 结构体变量的初始化 和其他类型变量一样,对结构体变量可以在定义时 指定初始值。如
struct Student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }student1={10001,″Zhang Xin″,′M′,19,90.5,″Shanghai″};

这样,变量student1中的数据如图7.2中所示。 也可以采取声明类型与定义变量分开的形式,在定 义变量时进行初始化:
Student student2={10002,″Wang Li″,′F′,20,98,″Beijing″; //Student是已声明的结构体类型

7.1.3 结构体变量的引用
在定义了结构体变量以后,当然可以引用这个变量。 (1) 可以将一个结构体变量的值赋给另一个具有相 同结构的结构体变量。如上面的student1和 student2都是student类型的变量,可以这样赋值:
student1= student2;

(2) 可以引用一个结构体变量中的一个成员的值。 例如, student1.num表示结构体变量student1中的 成员的值,如果student1的值如图7.2所示,则 student1.num的值为10001。 引用结构体变量中成员的一般方式为 结构体变量名.成员名

例如可以这样对变量的成员赋值:
student1.num=10010;

(3) 如果成员本身也是一个结构体类型,则要用若干 个成员运算符,一级一级地找到最低一级的成员。 例如,对上面定义的结构体变量student1, 可以这样 访问各成员:
student1.num (引用结构体变量student1中的num成员)

如果想引用student1变量中的birthday成员中的 month成员,不能写成student1.month,必须逐级 引用,即
student1.birthday.month (引用结构体变量student1中的birthday成员 中的month成员)

(4) 不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入 和输出。例如,已定义student1和student2为结构体 变量,并且它们已有值。不能企图这样输出结构体 变量中的各成员的值:
cout<<student1;

只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输 出。 (5) 对结构体变量的成员可以像普通变量一样进行 各种运算(根据其类型决定可以进行的运算种类)。 例如
student2.score=student1.score; sum=student1.score+student2.score; student1.age++; ++student1.age;

由于“.”运算符的优先级最高,因此 student1.age++相当于(student1.age)++。++是对 student1.age进行自加运算,而不是先对age进行自 加运算。 (6) 可以引用结构体变量成员的地址,也可以引用 结构体变量的地址。如
cout<<&student1; cout<<&student1.age; //输出student1的首地址 //输出student1.age的地址

结构体变量的地址主要用作函数参数,将结构体变 量的地址传递给形参。

例7.1 引用结构体变量中的成员。
#include <iostream> using namespace std; struct Date //声明结构体类型Date {int month; int day; int year; }; struct Student //声明结构体类型Student {int num; char name[20]; char sex; Date birthday; //声明birthday为Date类型的成员 float score; }student1,student2={10002,″Wang Li″,′f′,5,23,1982,89.5}; //定义Student 类型的变量student1,student2,并对student2初始化 int main( ) { student1=student2; //将student2各成员的值赋予student1的相应成员

cout<<student1.num<<endl; //输出student1中的num成员的值 cout<<student1.name<<endl; //输出student1中的name成员的值 cout<<student1.sex<<endl; //输出student1中的sex成员的值 cout<<student1.birthday.month<<′/′<<student1.birthday.day<<′/′ <<student1.birthday.year<<endl; //输出student1中的birthday各成员的值 cout<<student1.score<<endl; return 0; }

运行结果如下:
10002 Wang Li f 5/23/1982 89.5

7.1.4 结构体数组
一个结构体变量中可以存放一组数据(如一个学生 的学号、姓名、成绩等数据)。如果有10个学生的 数据需要参加运算,显然应该用数组,这就是结构 体数组。结构体数组与以前介绍过的数值型数组的 不同之处在于: 每个数组元素都是一个结构体类 型的数据,它们都分别包括各个成员项。

1. 定义结构体数组 和定义结构体变量的方法相仿,定义结构体数组时 只需声明其为数组即可。如
struct Student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }; //声明结构体类型Student

Student stu[3]; //定义Student类型的数组stu 也可以直接定义一个结构体数组,如

struct Student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }stu[3];


struct { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }stu[3];

见图7.4。数组各元素在内存中连续存放,见图7.5 示意。

图7.4

图7.5

2. 结构体数组的初始化 与其他类型的数组一样,对结构体数组可以初始化。 如
struct Student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }sty[3]={{10101,″Li Lin″,′M′,18,87.5,″103 Beijing Road″}, {10102,″Zhang Fun″,′M′,19,99,″130 Shanghai Road″}, {10104,″Wang Min″,′F′,20,78.5,″1010,Zhongshan Road″}};

定义数组stu时,也可以不指定元素个数,即写成 以下形式:

stu[ ]={{…},{…},{…}};

编译时,系统会根据给出初值的结构体常量的个数 来确定数组元素的个数。一个结构体常量应包括结 构体中全部成员的值。 当然,数组的初始化也可以用以下形式:
Student stu[ ]={{…},{…},{…}}; //已事先声明了结构体类型Student

由上可以看到,结构体数组初始化的一般形式是在 所定义的数组名的后面加上 ={初值表列};

3. 结构体数组应用举例 下面举一个简单的例子来说明结构体数组的定义和 引用。 例7.2 对候选人得票的统计程序。设有3个候选人, 最终只能有1人当选为领导。今有10个人参加投票, 从键盘先后输入这10个人所投的候选人的名字,要 求最后输出这3个候选人的得票结果。 可以定义一个候选人结构体数组,包括3个元素, 在每个元素中存放有关的数据。 程序如下:
#include <iostream> struct Person { char name[20]; int count; //声明结构体类型Person

}; int main( ) { Person leader[3]={″Li″,0,″Zhang″,0,″Fun″,0}; //定义Person类型的数组,内容为3个候选人的姓名和当前的得票数 int i,j; char leader_name[20]; //leader_name为投票人所选的人的姓名 for(i=0;i<10;i++) {cin>>leader_name; //先后输入10张票上所写的姓名 for(j=0;j<3;j++) //将票上姓名与3个候选人的姓名比较 if(strcmp(leader_name,leader[j].name)==0) leader[j].count++; //如果与某一候选人的姓名相同,就给他加一票 } cout<<endl; for(i=0;i<3;i++) //输出3个候选人的姓名与最后得票数 {cout<<leader[i].name<<″:″<<leader[i].count<<endl;} return 0; }

运行情况如下:
Zhang↙ Li↙ Fun↙ Li↙ Zhang↙ Li↙ Zhang↙ Li↙ Fun↙ Wang↙ Li:4 Zhang:3 Fun:2 (每次输入一个候选人的姓名)

(输出3个候选人的姓名与最后得票数)

程序定义一个全局的结构体数组leader,它有3个元 素,每一元素包含两个成员,即name(姓名)和 count(得票数)。在定义数组时使之初始化,使3位 候选人的票数都先置零。见图7.6。

图7.6 在这个例子中,也可以不用字符数组而用string方 法的字符串变量来存放姓名数据,程序可修改如下:

#include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Person { string name; //成员name为字符串变量 int count; }; int main( ) { Person leader[3]={″Li″,0,″Zhang″,0,″Fun″,0}; int i,j; string leader_name; // leader_name为字符串变量 for(i=0;i<10;i++) {cin>>leader_name; for(j=0;j<3;j++) if(leader_name==leader[j].name) leader[j].count++; //用“==”进行比 较 } cout<<endl; for(i=0;i<3;i++) {cout<<leader[i].name<<″:″<<leader[i].count<<endl;} return 0;

7.1.5 指向结构体变量的指针
一个结构体变量的指针就是该变量所占据的内存段 的起始地址。可以设一个指针变量,用来指向一个 结构体变量,此时该指针变量的值是结构体变量的 起始地址。指针变量也可以用来指向结构体数组中 的元素。 1. 通过指向结构体变量的指针引用结构体变量中的 成员 下面通过一个简单例子来说明指向结构体变量的指 针变量的应用。

例7.3 指向结构体变量的指针的应用。
#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main( ) {struct Student //声明结构体类型student { int num; string name; char sex; float score; }; Student stu; //定义Student类型的变量stu Student *p=&stu; //定义p为指向Student类型数据的指针变量并指向stu stu.num=10301; //对stu中的成员赋值 stu.name=″Wang Fun″; //对string变量可以直接赋值 stu.sex=′f′; stu.score=89.5; cot<<stu. num<<″ ″<<stu.name<<″ ″<<stu.sex<<″ ″<<stu.score<<endl; cout<<(*p)>num<<″ ″<<(*p).name<<″ ″<<(*p).sex<<″ ″<<(*p).score<<endl; return 0; }

图7.7

程序运行结果如下:
10301 Wang Fun f 89.5 10301 Wang Fun f 89.5 (通过结构体变量名引用成员) (通过指针引用结构体变量中的成员)

两个cout语句输出的结果是相同的。 为了使用方便和使之直观,C++提供了指向结构体 变量的运算符->,例如p->num表示指针p当前指向 的结构体变量中的成员num。p->num 和(*p).num 等价。同样,p->name等价于(*p).name。

也就是说,以下3种形式等价: ① 结构体变量.成员名。如stu.num。 ② (*p).成员名。如(*p).num。 ③ p->成员名。如p->num。“->”称为指向运算符。 请分析以下几种运算:
p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值。 p->n++ 得到p指向的结构体变量中的成员n的值,用完该值后使它加1。 ++p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值,并使之加1,然后再 使用它。

2. 用结构体变量和指向结构体变量的指针构成链表 链表是一种常见的重要的数据结构。图7.8表示最 简单的一种链表(单向链表)的结构。

图7.8 链表有一个“头指针”变量,图中以head表示,它 存放一个地址。该地址指向一个元素。链表中的每 一个元素称为“结点”,每个结点都应包括两个部 分: 一是用户需要用的实际数据,二是下一个结 点的地址。

可以看到链表中各元素在内存中的存储单元可以是 不连续的。要找某一元素,可以先找到上一个元素, 根据它提供的下一元素地址找到下一个元素。 可以看到,这种链表的数据结构,必须利用结构体 变量和指针才能实现。可以声明一个结构体类型, 包含两种成员,一种是用户需要用的实际数据,另 一种是用来存放下一结点地址的指针变量。例如, 可以设计这样一个结构体类型:
struct Student { int num; float score; Student *next; };

//next指向Student结构体变量

其中成员num和score是用户需要用到的数据,相当 于图7.8结点中的A,B,C,D。next是指针类型的成员, 它指向Student类型数据(就是next所在的结构体 类型)。用这种方法就可以建立链表。见图7.9。

图7.9 图中每一个结点都属于Student类型,在它的成员 next中存放下一个结点的地址,程序设计者不必知 道各结点的具体地址,只要保证能将下一个结点的 地址放到前一结点的成员next中即可。

下面通过一个例子来说明如何建立和输出一个简单 链表。 例7.4 建立一个如图7.9所示的简单链表,它由3个 学生数据的结点组成。输出各结点中的数据。
#define NULL 0 #include <iostream> struct Student { long num; float score; struct Student *next; }; int main( ) { Student a,b,c,*head,*p; a. num=31001; a.score=89.5; //对结点a的num和score成员赋值 b. num=31003; b.score=90; //对结点b的num和score成员赋值 c. num=31007; c.score=85; //对结点c的num和score成员赋值 head=&a; //将结点a的起始地址赋给头指针head

a.next=&b; //将结点b的起始地址赋给a结点的next成员 b.next=&c; //将结点c的起始地址赋给b结点的next成员 c.next=NULL; //结点的next成员不存放其他结点地址 p=head; //使p指针指向a结点 do {cout<<p->num<<″ ″<<p->score<<endl; //输出p指向的结点的数据 p=p->next; //使p指向下一个结点 } while(p!=NULL); //输出完c结点后p的值为NULL return 0; }

请读者考虑: ①各个结点是怎样构成链表的。②p 起什么作用?

本例是比较简单的,所有结点(结构体变量)都是在 程序中定义的,不是临时开辟的,也不能用完后释 放,这种链表称为静态链表。对各结点既可以通过 上一个结点的next指针去访问,也可以直接通过结 构体变量名a,b,c去访问。 动态链表则是指各结点是可以随时插入和删除的, 这些结点并没有变量名,只能先找到上一个结点, 才能根据它提供的下一结点的地址找到下一个结点。 只有提供第一个结点的地址,即头指针head,才能 访问整个链表。如同一条铁链一样,一环扣一环, 中间是不能断开的。建立动态链表,要用到下面 7.1.7小节介绍的动态分配内存的运算符new和动态 撤销内存的运算符delete。

7.1.6 结构体类型数据作为函数参数
将一个结构体变量中的数据传递给另一个函数,有 下列3种方法: (1) 用结构体变量名作参数。一般较少用这种方法。 (2) 用指向结构体变量的指针作实参,将结构体变 量的地址传给形参。 (3) 用结构体变量的引用变量作函数参数。 下面通过一个简单的例子来说明,并对它们进行比 较。 例7.5 有一个结构体变量stu,内含学生学号、姓名 和3门课的成绩。要求在main函数中为各成员赋值, 在另一函数print中将它们的值输出。

(1) 用结构体变量作函数参数
#include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Student { int num; char name[20]; float score[3]; }; int main( ) { void print(Student); Student stu; stu.num=12345; stu.name=″Li Fung″; stu.score[0]=67.5; stu.score[1]=89; stu.score[2]=78.5; print(stu); return 0; }

//声明结构体类型Student

//函数声明,形参类型为结构体Student //定义结构体变量 //以下5行对结构体变量各成员赋值

//调用print函数,输出stu各成员的值

void print(Student stu) {cout<<stu.num<<″ ″<<stu.name<<″ ″<<stu.score[0]<<″ ″ <<stu.score[1]<<″ ″<<stu.score[2]<<endl; }

运行结果为
12345 Li Fung 67.5 89 78.5

(2) 用指向结构体变量的指针作实参 在上面程序的基础上稍作修改即可。
#include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Student { int num; string name; //用string类型定义字符串变量 float score[3]; }stu={12345,″Li Fung″,67.5,89,78.5}; //定义结构体student变量stu并赋初值 int main( ) { void print(Student *);

//函数声明,形参为指向Student类型数据的指针变量

Student *pt=&stu; //定义基类型为Student的指针变量pt,并指向stu print(pt); //实参为指向Student类数据的指针变量 return 0; } void print(Student *p) //定义函数,形参p是基类型为Student的指针变量 { cout<<p->num<<″ ″<<p->name<<″ ″<<p->score[0]<<″ ″ <<p->score[1]<<″ ″<<p->score[2]<<endl; }

调用print函数时,实参指针变量pt将stu的起始地 址传送给形参p(p也是基类型为student的指针变 量)。这样形参p也就指向stu,见图7.10。在print 函数中输出p所指向的结构体变量的各个成员值, 它们也就是stu的成员值。 在main函数中也可以不定义指针变量pt,而在调用 print函数时以&stu作为实参,把stu的起始地址传 给实参p。

图7.10

(3) 用结构体变量的引用作函数参数
#include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Student { int num; string name; float score[3]; }stu={12345,″Li Li″,67.5,89,78.5}; int main( ) { void print(Student &); //函数声明,形参为Student类型变量的引用 print(stu); //实参为结构体Student变量 return 0; } void print(Student &stud) //函数定义,形参为结构体Student变量的引用 {cout<<stud.num<<″ ″<<stud.name<<″ ″<<stud.score[0]<<″ ″ <<stud.score[1]<<″ ″<<stud.score[2]<<endl; }

程序(1)用结构体变量作实参和形参,程序直观易 懂,效率是不高的。 程序(2)采用指针变量作为实参和形参,空间和时 间的开销都很小,效率较高。但程序(2)不如程 序(1)那样直观。 程序(3)的实参是结构体Student类型变量,而形参 用Student类型的引用,虚实结合时传递的是stu的 地址,因而效率较高。它兼有(1)和(2)的优点。 引用变量主要用作函数参数,它可以提高效率,而 且保持程序良好的可读性。 在本例中用了string方法定义字符串变量,在某些 C++系统中目前不能运行这些程序,读者可以修改 程序,使之能在自己所用的系统中运行。

*7.1.7 动态分配和撤销内存的运算符new和delete
在软件开发过程中,常常需要动态地分配和撤销内 存空间,例如对动态链表中结点的插入与删除。在 C语言中是利用库函数malloc和free来分配和撤销 内存空间的。C++提供了较简便而功能较强的运算 符new和delete来取代malloc和free函数。注意: new和delete是运算符,不是函数,因此执行效率 高。虽然为了与C语言兼容,C++仍保留malloc和 free函数,但建议用户不用malloc和free函数,而用 new和delete运算符。 new运算符的例子:
new int; //开辟一个存放整数的存储空间,返回一个指向该存储空 间的地址(即指针)

new int(100); //开辟一个存放整数的空间,并指定该整数的初值为100,返回一个指 向该存储空间的地址 new char[10]; //开辟一个存放字符数组(包括10个元素)的空间,返回 首元素的地址 new int[5][4]; //开辟一个存放二维整型数组(大小为5*4)的空间,返回 首元素的地址 float *p=new float(3.14159); //开辟一个存放单精度数的空间,并指定该 实数的初值为 //3.14159,将返回的该空间的地址赋给指针变量p

new运算符使用的一般格式为 new 类型 [初值] 用new分配数组空间时不能指定初值。如果由于内 存不足等原因而无法正常分配空间,则new会返回 一个空指针NULL,用户可以根据该指针的值判断 分配空间是否成功。

delete运算符使用的一般格式为 delete [ ] 指针变量 例如要撤销上面用new开辟的存放单精度数的空间 (上面第5个例子),应该用
delete p;

前面用“new char[10];”开辟的字符数组空间,如 果把new返回的指针赋给了指针变量pt,则应该用 以下形式的delete运算符撤销该空间:
delete [] pt; 操作 //在指针变量前面加一对方括号,表示是对数组空间的

例7.6 开辟空间以存放一个结构体变量。

#include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Student //声明结构体类型Student { string name; int num; char sex; }; int main( ) { Student *p; //定义指向结构体类型Student的数据的指针变量 p=new Student; //用new运算符开辟一个存放Student型数据的空间 p->name=″Wang Fun″; //向结构体变量的成员赋值 p->num=10123; p->sex=′m′; cout<<p->name<<endl<<p->num<<endl<<p->sex<<endl; //输出各成员的值 delete p; //撤销该空间 return 0; }

运行结果为
Wang Fun 10123 m

图7.11

在动态分配/撤销空间时,往往将这两个运算符和 结构体结合使用,是很有效的。 可以看到: 要访问用new所开辟的结构体空间,无 法直接通过变量名进行,只能通过指针p进行访问。 如果要建立一个动态链表,必须从第一个结点开始, 逐个地开辟结点并输入各结点数据,通过指针建立 起前后相链的关系。

7.2 共用体
7.2.1 共用体的概念
有时需要使几种不同类型的变量存放到同一段内存 单元中。例如,可把一个整型变量、一个字符型变 量、一个双精度型变量放在同一个地址开始的内存 单元中(见图7.12)。

图7.12

以上3个变量在内存中占的字节数不同,但都从同 一地址开始存放。也就是使用覆盖技术,几个变量 互相覆盖。这种使几个不同的变量共占同一段内存 的结构,称为共用体(union)类型的结构(有些书译 为联合)。 声明共用体类型的一般形式为 union 共用体类型名 {成员表列 }; 定义共用体变量的一般形式为 共用体类型名 共用体变量名; 当然也可在声明共用体类型的同时定义共用体变量, 也可没有共用体类型名而直接定义共用体变量。

例如
union data { int i; char ch; double d; }a,b,c; (有共用体类型名) union { int i; char ch; double d; }a,b,c; (无共用体类型名)

可以看到,“共用体”与“结构体”的定义形式相 似。但它们的含义是不同的。结构体变量所占内存 长度是各成员占的内存长度之和。每个成员分别占 有其自己的内存单元。共用体变量所占的内存长度 等于最长的成员的长度。

7.2.2 对共用体变量的访问方式
不能引用共用体变量,而只能引用共用体变量中的 成员。例如,下面的引用方式是正确的:
a.i (引用共用体变量中的整型成员i) a.ch(引用共用体变量中的字符型成员ch) a.f (引用共用体变量中的双精度型成员d)

不能只引用共用体变量,例如
cout<<a;

是错误的,应该写成cout<<a.i;或cout<<a.ch;等。

7.2.3 共用体类型数据的特点
(1) 使用共用体变量的目的是希望用同一个内存段 存放几种不同类型的数据。但请注意: 在每一瞬 时只能存放其中一种,而不是同时存放几种。 (2) 能够访问的是共用体变量中最后一次被赋值的 成员,在对一个新的成员赋值后原有的成员就失去 作用。 (3) 共用体变量的地址和它的各成员的地址都是同 一地址。 (4) 不能对共用体变量名赋值;不能企图引用变量 名来得到一个值;不能在定义共用体变量时对它初 始化;不能用共用体变量名作为函数参数。

例7.7 设有若干个人员的数据,其中有学生和教师。 学生的数据中包括: 姓名、号码、性别、职业、 年级。教师的数据包括: 姓名、号码、性别、职 业、职务。可以看出,学生和教师所包含的数据是 不同的。现要求把它们放在同一表格中,见图 7.13。

图7.13

如果job项为s(学生),则第5项为grade(年级)。 即Li是3年级的。如果job项是t(教师),则第5项 为position(职务)。Wang是prof(教授)。显然对 第5项可以用共用体来处理(将class和position放在 同一段内存中)。 要求输入人员的数据,然后再输出。为简化起见, 只设两个人(一个学生、一个教师)。 程序如下:
#include <iostream> #include <string> #include <iomanip> using namespace std; struct { int num; char name[10]; //因为在输出流中使用了控制符setw

char sex; char job; union P //声明共用体类型 { int grade; //年级 char position[10]; //职务 }category; //成员category 为共用体变量 }person[2]; //定义共用体数组person,含两个元素 int main( ) { int i; for(i=0;i<2;i++) //输入两个学生的数据 {cin>>person[i].num>>person[i].name>>person[i].sex>>person[i].job; if(person[i].job==′s′) cin>>person[i].category.grade; //若是学生则输入年级 else if (person[i].job==′t′) cin>>person[i].category.position;//若是教师则输入职 务 } cout<<endl<<″No. Name sex job grade/position″<<endl; for(i=0;i<2;i++)

{if (person[i].job==′s′) cout<<person[i].num<<setw(6)<<person[i].name<<″ ″<<person[i].sex <<″ ″<<person[i].job<<setw(10)<<person[i].category.grade<<endl; else cout<<person[i].num<<setw(6)<<person[i].name<<″ ″<<person[i].sex <<″ ″<<person[i].job<<setw(10)<<person[i].category.position<<endl; } return 0; }

运行情况如下:
101 Li fs 3↙ 102 Wang mt prof↙ No. 101 102 Name Li Wang sex f m (注意在输入的字母f和s之间无空格) (注意在输入的字母m和t之间无空格) job s t grade/position 3 prof

为了使输出结果上下对齐,在cout语句中用了setw 控制符和插入空格。往往需要试验多次。

7.3 枚举类型
如果一个变量只有几种可能的值,可以定义为枚举 (enumeration)类型。所谓“枚举”是指将变量的值 一一列举出来,变量的值只能在列举出来的值的范 围内。 声明枚举类型用enum开头。例如
enum weekday{sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat};

上面声明了一个枚举类型weekday,花括号中 sun,mon,…,sat等称为枚举元素或枚举常量。表示 这个类型的变量的值只能是以上7个值之一。它们 是用户自己定义的标识符。 声明枚举类型的一般形式为

enum 枚举类型名 {枚举常量表列}; 在声明了枚举类型之后,可以用它来定义变量。如
weekday workday,week_end;

这样,workday和week_end被定义为枚举类型 weekday的变量。 在C语言中,枚举类型名包括关键字enum,以上的 定义可以写为
enum weekday workday,week_end;

在C++中允许不写enum,一般也不写enum,但保 留了C的用法。 根据以上对枚举类型weekday的声明,枚举变量的 值只能是sun到sat之一。例如
workday=mon; week_end=sun;

是正确的。也可以直接定义枚举变量,如
enum{sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat} workday,week_end;

这些标识符并不自动地代表什么含义。 说明: (1) 对枚举元素按常量处理,故称枚举常量。 (2) 枚举元素作为常量,它们是有值的,C++编译 按定义时的顺序对它们赋值为0,1,2,3,…。也可以在 声明枚举类型时另行指定枚举元素的值。 (3) 枚举值可以用来做判断比较。 (4) 一个整数不能直接赋给一个枚举变量。

例7.8 口袋中有红、黄、蓝、白、黑5种颜色的球若 干个。每次从口袋中任意取出3个球,问得到3种不 同颜色的球的可能取法,输出每种排列的情况。
#include <iostream> #include <iomanip> //在输出时要用到setw控制符 using namespace std; int main( ) { enum color {red,yellow,blue,white,black}; //声明枚举类型color color pri; //定义color类型的变量pri int i,j,k,n=0,loop; //n是累计不同颜色的组合数 for (i=red;i<=black;i++) //当i为某一颜色时 for (j=red;j<=black;j++) //当j为某一颜色时 if (i!=j) //若前两个球的颜色不同 { for (k=red;k<=black;k++) //只有前两个球的颜色不同,才需要检查第3个球的 颜色 if ((k!=i) && (k!=j)) //3个球的颜色都不同 {n=n+1; //使累计值n加1 cout<<setw(3)<<n; //输出当前的n值,字段宽度为3 for (loop=1;loop<=3;loop++) //先后对3个球作处理 {switch (loop) //loop的值先后为1,2,3

{case 1: pri=color(i);break; //color(i)是强制类型转换,使pri的值为i case 2: pri=color(j);break; //使pri的值为j case 3: pri=color(k);break; //使pri的值为k default:break; } switch (pri) //判断pri的值,输出相应的“颜色” {case red: cout<<setw(8)<<″red″; break; case yellow: cout<<setw(8)<<″yellow″; break; case blue: cout<<setw(8)<<″blue″; break; case white: cout<<setw(8)<<″white″; break; case black: cout<<setw(8)<<″black″; break; default : break; } } cout<<endl; } } cout<<″total:″<<n<<endl; //输出符合条件的组合的个数 return 0; }

运行结果如下:
1 2 3 red red red ┆ 58 black 59 black 60 black total:60 yellow yellow yellow ┆ white white white blue white black ┆ red yellow blue

不用枚举常量,而用常数0代表“红”,1代表 “黄”……也可以。但显然用枚举变量更直观,因 为枚举元素都选用了令人“见名知意”的标识符, 而且枚举变量的值限制在定义时规定的几个枚举元 素范围内,如果赋予它一个其他的值,就会出现出 错信息,便于检查。

7.4 用typedef声明类型
除了用以上方法声明结构体、共用体、枚举等类型 外,还可以用typedef声明一个新的类型名来代替 已有的类型名。如
typedef int INTEGER; typedef float REAL; //指定用标识符INTEGER代表int类型 //指定用REAL代表float类型

这样,以下两行等价:
① int i,j; float a,b; ② INTEGER i,j; REAL a,b;

这样可以使熟悉FORTRAN的人能用INTEGER和 REAL定义变量,以适应他们的习惯。 如果在一个程序中,整型变量是专门用来计数的, 可以用COUNT来作为整型类型名:

typedef int COUNT; //指定用COUNT代表int型 COUNT i,j; //将变量i,j定义为COUNT类型,即int类型

在程序中将变量i,j定义为COUNT类型,可以使人 更一目了然地知道它们是用于计数的。 也可以声明结构体类型:
typedef struct 新名 { int month; int day; int year; }DATE; //注意在struct之前用了关键字typedef,表示是声明

//注意DATE是新类型名,而不是结构体变量名

所声明的新类型名DATE代表上面指定的一个结构 体类型。这样就可以用DATE定义变量:
DATE birthday; DATE *p;
//p为指向此结构体类型数据的指针

还可以进一步:
① typedef int NUM[100]; //声明NUM为整型数组类型,包含100个 元素 NUM n; //定义n为包含100个整型元素的数组 ② typedef char *STRING; //声明STRING为字符指针类型 STRING p,s[10]; //p为字符指针变量,s为指针数组(有10个元素) ③ typedef int (*POINTER)( ) //声明POINTER为指向函数的指针类型, 函数返回整型值 POINTER p1,p2; // p1,p2为POINTER类型的指针变量

归纳起来,声明一个新的类型名的方法是: ① 先按定义变量的方法写出定义语句(如int i;)。 ② 将变量名换成新类型名(如将i换成COUNT)。 ③ 在最前面加typedef(如typedef int COUNT)。 ④ 然后可以用新类型名去定义变量。

再以声明上述的数组类型为例来说明: ① 先按定义数组形式书写: int n[100]; ② 将变量名n换成自己指定的类型名: int NUM[100]; ③ 在前面加上typedef,得到typedef int NUM[100]; ④ 用来定义变量: NUM n;(n是包含100个整型元 素的数组)。 习惯上常把用typedef声明的类型名用大写字母表示, 以便与系统提供的标准类型标识符相区别。

说明: (1) typedef可以声明各种类型名,但不能用来定义 变量。用typedef可以声明数组类型、字符串类型, 使用比较方便。 (2) 用typedef只是对已经存在的类型增加一个类型 名,而没有创造新的类型。 (3) 当在不同源文件中用到同一类型数据(尤其是 像数组、指针、结构体、共用体等类型数据)时, 常用typedef声明一些数据类型,把它们单独放在 一个头文件中,然后在需要用到它们的文件中用# include命令把它们包含进来,以提高编程效率。 (4) 使用typedef有利于程序的通用与移植。有时程 序会依赖于硬件特性,用typedef便于移植。


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