【C/C++ 基本语法 结构体】C++ 结构体声明(定义)以及不同写法的差异

简介: 【C/C++ 基本语法 结构体】C++ 结构体声明(定义)以及不同写法的差异

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前言

在编程世界中,理解和掌握数据结构是至关重要的。数据结构不仅帮助我们组织和存储数据,而且还能提高代码的效率和性能。在C和C++中,结构体(struct)是一种基本的、重要的数据结构,它允许我们将不同类型的数据组合在一起。

在这篇博客中,我们将深入探讨C和C++中的结构体。我们将从结构体的基本定义开始,然后讨论如何初始化结构体,如何创建结构体的实例,以及如何使用typedef定义结构体。我们还将比较不同的结构体定义方式,并讨论它们的含义和用途。

此外,我们还将介绍如何访问和修改结构体的成员,如何在结构体中定义函数(在C++中),以及如何使用指针和动态内存分配来操作结构体。

无论你是初学者,还是有一定经验的程序员,我都相信这篇博客都能帮助你更好地理解和使用结构体。让我们开始吧!


1. 定义方式总结

在C++中,结构体(struct)的定义主要有多种形式,,你还可以在定义结构体时直接初始化它的成员,或者在定义后创建结构体的实例。以下是一些例子:

  1. 定义并初始化结构体:
struct Polygon {
  Point points[4] = {}; // 初始化为默认值
  Point normal = {0, 0, 0};
  Point orientation = {0, 0, 0};
  float edgeline_width = 0.0f;
};
  1. 定义结构体并创建实例:
struct {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
} polygon1, polygon2; // 创建了两个Polygon实例,polygon1和polygon2
  1. 使用typedef定义结构体:
typedef struct {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
} Polygon;

在这种情况下,Polygon是类型的名称,你可以用它来声明对象,就像你在第一种写法中所做的那样。

  1. 在C++11及以后的版本中,你还可以使用列表初始化(也称为花括号初始化)来初始化结构体的成员:
struct Polygon {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
};
Polygon polygon = {{0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0}, {0, 0, 0}, 0.0f};

在这个例子中,我们使用一个初始化列表来设置polygon的成员的值。


1.1 不同写法的对比一

在C++中,这两种写法有着不同的含义,该结构体包含一个Point数组(包含4个元素)、两个Point对象(normalorientation)以及一个float类型的edgeline_width

第一种写法:

struct Polygon {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
};

第二种写法:

struct {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
} Polygon;

在这两种情况下,你都可以创建一个Polygon类型的对象,如下所示:

Polygon polygon;

第一种写法定义了一个名为Polygon的结构体类型。这个类型包含了四个Point类型的数组points,两个Point类型的变量normalorientation,以及一个float类型的变量edgeline_width。这个定义并没有分配任何内存,它只是定义了一个类型。你可以使用这个类型来声明变量,如Polygon p;,这时候才会为变量p分配内存。

第二种写法定义了一个匿名结构体,并立即声明了一个该匿名结构体类型的变量Polygon。这个变量Polygon的类型是匿名的,你不能再声明其他同类型的变量(除非你复制这个匿名结构体的定义)。这个声明会为变量Polygon分配内存。

所以,第一种形式只是声明了类型,而第二种形式声明了一个变量并为它分配了内存。


1.2 不同写法的对比二

这两种写法的区别在于typedef的使用。

在C和C++中,typedef是一个关键字,用于为类型定义一个新的名字。这可以使代码更清晰,更易于理解。

struct {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
} Polygon;

这段代码定义了一个匿名结构体,并声明了一个这种类型的变量Polygon。你不能使用Polygon作为类型来声明其他变量,因为Polygon是一个变量名,而不是类型名。

typedef struct {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
} Polygon;

这段代码使用typedef定义了一个新的类型名Polygon,这个类型是一个结构体。你可以使用Polygon作为类型来声明其他变量,例如Polygon p;

所以,主要的区别在于typedef的使用。使用typedef可以为类型定义一个新的名字,使得代码更清晰,更易于理解。


2. 结构体的成员访问和函数

在C和C++中,你可以使用点(.)运算符来访问结构体的成员。例如,如果你有一个Polygon类型的变量p,你可以使用p.points来访问points成员,使用p.normal来访问normal成员,等等。

Polygon p;
p.points[0] = {0, 0, 0}; // 设置points数组的第一个元素
p.normal = {0, 0, 0}; // 设置normal成员
p.orientation = {0, 0, 0}; // 设置orientation成员
p.edgeline_width = 0.0f; // 设置edgeline_width成员

在C++中,你还可以在结构体中定义函数。这些函数可以访问和修改结构体的成员。例如,你可以定义一个函数来计算多边形的面积,或者定义一个函数来旋转多边形。以下是一个例子:

struct Polygon {
  Point points[4];
  Point normal;
  Point orientation;
  float edgeline_width;
  float calculateArea() {
    // 计算并返回多边形的面积
  }
  void rotate(float angle) {
    // 旋转多边形
  }
};

在这个例子中,calculateArearotatePolygon结构体的成员函数。你可以像访问成员变量一样来调用它们:

Polygon p;
float area = p.calculateArea(); // 调用calculateArea函数
p.rotate(90.0f); // 调用rotate函数

请注意,这是C++的特性,在C语言中,结构体不能包含函数。


3. 结构体和指针

在C和C++中,你可以使用指针来操作结构体。这在你需要动态创建结构体,或者在函数中修改结构体时非常有用。

首先,你可以创建一个指向结构体的指针,然后使用箭头(->)运算符来访问结构体的成员。例如:

Polygon* p = new Polygon; // 在C++中,使用new来动态创建结构体
p->points[0] = {0, 0, 0}; // 使用箭头运算符来访问结构体的成员
p->normal = {0, 0, 0};
p->orientation = {0, 0, 0};
p->edgeline_width = 0.0f;

在这个例子中,p是一个指向Polygon类型的指针。你可以使用p->points来访问points成员,使用p->normal来访问normal成员,等等。

在C语言中,你可以使用malloc函数来动态创建结构体:

Polygon* p = (Polygon*)malloc(sizeof(Polygon)); // 在C中,使用malloc来动态创建结构体

请注意,当你使用newmalloc创建结构体时,你需要使用delete(在C++中)或free(在C中)来释放内存。

另外,你也可以使用指针来在函数中修改结构体。例如,你可以创建一个函数,它接受一个指向Polygon的指针,然后修改这个Polygon

void rotatePolygon(Polygon* p, float angle) {
  // 旋转多边形
}

在这个例子中,rotatePolygon函数接受一个指向Polygon的指针p,然后旋转这个Polygon


4. C语言和C++中的差异

在C++中,当你定义一个结构体(或类)时,你已经创建了一个新的类型,你可以直接使用这个类型的名字来声明变量,而不需要使用struct关键字。这是C++和C语言的一个主要区别。

在C语言中,你需要使用struct关键字来声明结构体变量,或者使用typedef来创建一个新的类型别名。然后,你可以使用这个别名来声明变量,而不需要使用struct关键字。

例如,以下的C++代码是有效的:

struct MyStruct {
    int x;
};
MyStruct s;  // 在C++中,你可以直接使用MyStruct来声明变量

在C语言中,你需要这样做:

struct MyStruct {
    int x;
};
struct MyStruct s;  // 在C语言中,你需要使用struct MyStruct来声明变量
typedef struct MyStruct MyStruct;  // 或者,你可以使用typedef来创建一个新的类型别名
MyStruct s;  // 然后,你可以使用MyStruct来声明变量

所以,对于你的问题,你可以直接使用ImmutableConfigDataMutableConfigData来声明变量,而不需要使用struct关键字或者typedef


结语

在我们的探索过程中,我们已经深入了解了C/C++的强大功能和广泛应用。然而,学习这些技术只是开始。真正的力量来自于你如何将它们融入到你的日常工作中,以提高效率和生产力。

心理学告诉我们,学习是一个持续且积极参与的过程。所以,我鼓励你不仅要阅读和理解这些命令,还要动手实践它们。尝试创建自己的命令,逐步掌握Shell编程,使其成为你日常工作的一部分。

同时,请记住分享是学习过程中非常重要的一环。如果你发现本博客对你有帮助,请不吝点赞并留下评论。

此外,我也欢迎你收藏本博客,并随时回来查阅。因为复习和反复实践也是巩固知识、提高技能的关键。

最后,请记住:每个人都可以通过持续学习和实践成为C/C++ 编程专家。我期待看到你在这个旅途中取得更大进步!

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