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  • C++中的结构体的认识

    C++中的结构体的认识

    1. typedef的用法
      在C/C++语言中,typedef常用来定义一个标识符关键字的别名,它是语言编译过程的一部分,但它并不实际分配内存空间。

      实例像:typedef int INT; typedef int ARRAY[10]; typedef (int*) pINT;

      typedef可以增强程序的可读性,以及标识符的灵活性,但它也有“非直观性”等缺点。

    2. #define的用法
      #define为一宏定义语句,通常用它来定义常量(包括无参量与带参量),以及用来实现那些“表面似和善、背后一长串”的宏,它本身并不在编 译过程中进行,而是在这之前(预处理过程)就已经完成了,但也因此难以发现潜在的错误及其它代码维护问题。

      它的实例像: #define INT int   #define TRUE 1   #define Add(a,b) ((a)+(b));   #define Loop_10 for (int i=0; i<10; i++)

      在Scott Meyer的Effective C++一书的条款1中有关于#define语句弊端的分析,以及好的替代方法,大家可参看。

    3. typedef与#define的区别

      从以上的概念便也能基本清楚,typedef只是为了增加可读性而为标识符另起的新名称(仅仅只是个别名),而#define原本在C中是为了定义常量 ,到了C++,const、enum、inline的出现使它也渐渐成为了起别名的工具。有时很容易搞不清楚与typedef两者到底该用哪个好,如#define INT int这样的语句,用typedef一样可以完成,用哪个好呢?

      我主张用typedef,因为在早期的许多C编译器中这条语句是非法的,只是现今的编译器又做了扩充。

      为了尽可能地兼容,一般都遵循#define定义“可读”的常量以及一些宏语句的任务,而typedef则常用来定义关键字、冗长的类型的别名

      宏定义只是简单的字符串代换(原地扩展),而typedef则不是原地扩展,它的新名字具有一定的封装性,以致于新命名的标识符具有更易定义变 量的功能。

      请看上面第一大点代码的第三行: typedef (int*) pINT; 以及下面这行: #define pINT2 int*

      效果相同?实则不同!实践中见差别:pINT a,b;的效果同int *a; int *b;表示定义了两个整型指针变量。而pINT2 a,b;的效果同int *a, b; 表示定义了一个整型指针变量a和整型变量b。 注意:两者还有一个行尾;号的区别哦!

      #define 宏是用来替换的 上述为: int *a, b 显然b前面只有int的类型。

    3. const基础

      如果const关键字不涉及到指针,我们很好理解,下面是涉及到指针的情况:
      int b = 500;  

      const int* a = &b; [1]   //指向常int变量的“可变指针”

      int const *a = &b; [2]   //同上

      int* const a = &b; [3]   //常指针,指针不能修改且指向int类型

      const int* const a = &b; [4]   //指向"常int"的“常指针变量

      如果你能区分出上述四种情况,那么,恭喜你,你已经迈出了可喜的一步。不知道,也没关系,我们可以参考《Effective c++》Item21上的做法,如果const位于星号的左侧,则const就是用来修饰指针所指向的变量,即指针指向为常量;如果const位于星号的右侧,const就是修饰指针本身,即指针本身是常量。因此,[1]和[2]的情况相同,都是指针所指向的内容为常量(const放在变量声明符的位置无关),这种情况下不允许对内容进行更改操作,如不能*a = 3 ;[3]为指针本自身是常量,而指针所指向的内容不是常量,这种情况下不能对指针本身进行更改操作,如a++是错误的;[4]为指针本身和指向的内容均为常量。

      另外const 的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用

      在一个函数声明中,const 可以修饰函数的返回值或某个参数;对于成员函数,还可以修饰是整个函数。有如下几种情况,以下会逐渐的说明用法:

      A& operator=(const A& a);

      void fun0(const A* a );

      void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数

      const A fun2( );

    4. const的初始化

      先看一下const变量初始化的情况
      (1) 非指针const常量初始化的情况:

      A b;   const A a = b;

      2) 指针(引用)const常量初始化的情况:

      A* d = new A();

      const A* c = d; 或者:const A* c = new A();

      引用: A f;   const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数,而不能访问一般的成员函数

      [思考1]: 以下的这种赋值方法正确吗?
      const A* c=new A();
      A* e = c;//正确,指向常对象允许指向“非常对象”{待测}
      [思考2]: 以下的这种赋值方法正确吗?
      A* const c = new A();
      A* b = c;//应该错误,因为非常指针不能接受“常指针”的内容。{待测}

     5. 作为参数和返回值的const修饰符

      其实,不论是参数还是返回值,道理都是一样的,参数传入时候和函数返回的时候,初始化const变量

      (1) 修饰参数的const,如 void fun0(const A* a ); void fun1(const A& a);即‘指针“或者”引用“

      调用函数的时候,用相应的变量初始化const常量,则在函数体中,按照const所修饰的部分进行常量化,如形参为const A* a,则不能对传递进来的指针的内容进行改变,保护了原指针所指向的内容,即不能通过常指针修改原来的内存的内容;

      如形参为const A& a,则不能对传递进来的引用对象进行改变,保护了原对象的属性。  

      [注意]:参数const通常用于参数为指针引用的情况;

      (2) 修饰返回值的const,如const A fun2( ); const A* fun3( );

      这样声明了返回值后,const按照"修饰原则"进行修饰,起到相应的保护作用。

    1 const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)
    2  {
    3    return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator()); 
    4 }

      返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:

      Rational a,b; Radional c; (a*b) = c;
      一般用const修饰返回值为对象本身(非引用和指针)的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。(因为产生的操作符新对象是作为一个值,是没有修改需求,用于结果进行传递给接收器)

      [总结] 一般情况下,函数的返回值为某个对象时,如果将其声明为const时,多用于操作符的重载。

      通常,不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引的情况。

      原因如下:
      如果返回值为某个对象为const(const A test = A 实例)或某个对象的引用为const(const A& test = A实例) ,则返回值具有const属性,则返回实例只能访问类A中的公有(保护)数据成员和const成员函数,并且不允许对其进行赋值操作,这在一般情况下很少用到。

      [思考3]: 这样定义赋值操作符重载函数可以吗?
      const A& operator=(const A& a);// 应该正确, 函数体应用是“非常引用”,而接受是“常引用”,可以接受。因为是引用类型,所以不建议这样做{待测}

      常对象  允许接受  “非常对象”,反之则不能。

    6. 类成员函数中const的使用

      一般放在函数体后,形如:void fun() const;
      如果一个成员函数的不会修改数据成员,那么最好将其声明为const,因为const成员函数中不允许对数据成员进行修改,如果修改,编译器将报错,这大大提高了程序的健壮性。

    7. 使用const的一些建议

      (1)要大胆的使用const,这将给你带来无尽的益处,但前提是你必须搞清楚原委;
      (2)要避免最一般的赋值操作错误,如将const变量赋值,具体可见思考题;
      (3)在参数中使用const应该使用引用或指针,而不是一般的对象实例,原因同上;
      (4)const在成员函数中的三种用法(参数、返回值、函数)要很好的使用,如果作为类成员,则将关键字const写在声明的后面;
      (5)不要轻易的将函数的返回值类型定为const;
      (6)除了重载操作符外一般不要将返回值类型定为对某个对象的const引用;

    8. typedef struct与struct的区别

      (1)typedef为C语言的关键字,作用是为一种数据类型定义一个新名字。这里的数据类型包括内部数据类型(int,char等)和自定义的数据类型(struct等)。

      在编程中使用typedef目的一般有两个,一个是给变量一个易记且意义明确的新名字,另一个是简化一些比较复杂的类型声明。至于typedef有什么微妙之处,请你接着看下面对几个问题的具体阐述。

      (2)typedef & 结构的问题

      当用下面的代码定义一个结构时,编译器报了一个错误,为什么呢

      莫非C语言不允许在结构中包含指向它自己的指针吗?请你先猜想一下,然后看下文说明:

    typedef struct tagNode
    {
     char *pItem;
     pNode pNext;
    } *pNode; 

      ①typedef的最简单使用

      typedef long byte_4;

      给已知数据类型long起个新名字,叫byte_4。

      ②typedef与结构结合使用

    typedef struct tagMyStruct
    {
     int iNum;
     long lLength;
    } MyStruct; 

      这语句实际上完成两个操作:

      【1】定义一个新的结构类型

    struct tagMyStruct
    {
     int iNum;
     long lLength;
    }; 

      分析:tagMyStruct称为“tag”,即“标签”,实际上是一个临时名字(相当于ClassName)struct 关键字和tagMyStruct一起,构成了这个结构类型,不论是否有typedef,这个结构都存在。我们可以用struct tagMyStruct varName来定义变量

      但要注意,使用tagMyStruct varName来定义变量是不对的,因为struct 和tagMyStruct合在一起才能表示一个结构类型。

      【2】typedef为这个新的结构起了一个名字,叫MyStruct。

    typedef 【 struct tagMyStruct 】 MyStruct;

      因此,MyStruct实际上相当于struct tagMyStruct,我们可以使用MyStruct varName来定义变量。

      

      ③ 答案与分析

      C语言当然允许在结构中包含指向它自己的指针,我们可以在建立链表等数据结构的实现上看到无数这样的例子,上述代码的根本问题在于typedef的应用。

      根据我们上面的阐述可以知道:

      新结构建立的过程中遇到了pNext域的声明,类型是pNode,要知道pNode表示的是类型的新名字,那么在类型本身还没有建立完成的时候这个类型的新名字也还不存在,也就是说这个时候编译器根本不认识pNode

      ④解决这个问题的方法有多种:

      【1】

    typedef struct tagNode
    {
     char *pItem;
     struct tagNode *pNext;
    } *pNode; 

      【2】

    typedef struct tagNode *pNode;
    struct tagNode
    {
     char *pItem;
     pNode pNext;
    }; 

      注意:在这个例子中,你用typedef给一个还未完全声明的类型起新名字。C语言编译器支持这种做法。

      在C++中,这种行为叫做”提前引用声明“,允许这样的搞法。

      【3】规范做法:

    typedef uint32 (* ADM_READDATA_PFUNC)( uint16*, uint32 );
    
    这个以前没有看到过,个人认为是定义一个uint32的指针函数,uint16*, uint32 为函数里的两个参数; 
    应该相当于#define uint32 (* ADM_READDATA_PFUNC)( uint16*, uint32 ); struct在代码中常见两种形式: struct A { //... }; struct { //... } A; 这其实是两个完全不同的用法:
    前者叫做“结构体类型定义”,意思是:定义{}中的结构为一个名称是“A”的结构体(临时标签名,相当于ClassName)。 这种用法在typedef中一般是: typedef
    struct tagA //故意给一个不同的名字,作为结构体的实名 { //... } A; //结构体的别名。 后者是结构体变量定义,意思是:以{}中的结构,定义一个名称为"A"的变量。这里的结构体称为匿名结构体是无法被直接引用的。 也可以通过typedef为匿名结构体创建一个别名,从而使得它可以被引用: typedef struct { //... } A; //定义匿名结构体的别名为A

    9. 在C和C++中struct和typedef struct的区别

      在C和C++有三种定义结构的方法。

      【1】这种方法可以在c或者c++中定义一个S1结构

    typedef struct {
    int data;
    int text;
    } S1;

      【2】这种定义方式只能在C++中使用,而如果用在C中,那么编译器会报错,Class类的简化版本

    struct S2 {
    int data;
    int text;
    }; 

      【3】这种方法并没有定义一个结构,而是定义了一个s3的结构变量,编译器会为s3内存。

    struct {
    int data;
    int text;
    } S3; 

      使用方式如下:

    void main()
    
    {
    
    S1 mine1;// OK ,S1 是一个类型
    
    S2 mine2;// OK,S2 是一个类型
    
    S3 mine3;// eooro,S3 不是一个类型
    
    S1.data = 5;// ERRORS1 是一个类型
    
    S2.data = 5;// ERRORS2 是一个类型
    
    S3.data = 5;// OKS3是一个变量
    
    }

      另外,对与在结构中定义结构本身的变量也有几种写法

      // 这种写法只能在C++中使用,相当于类的定义

    struct S6 {
    
    S6* ptr;
    
    };

      //下面是错误的,

       这是一种在C和C++中都是错误的定义, 因为在定义结构体内部,此结构体还没有建立,编译器还没有识别此typedef定义的新别名。

    typedef struct {
    
    S7* ptr;
    
    } S7;
    
    // 这是一种在C和C++中都是错误的定义 

      如果在C中,我们可以使用这样一个“曲线救国的方法“

    typedef struct tagS8{
    
    tagS8 * ptr;
    
    } S8;

    10. struct和typedef struct再分析

      (1)首先,在C中定义一个结构体类型要用typedef:

    typedef struct Student
    {
    int a;
    }Stu;

      于是在声明变量的时候就可:Stu stu1;

      如果没有typedef就必须用struct Student stu1;来声明

      这里的Stu实际上就是struct Student的别名。

      另外这里也可以不写Student(于是也不能struct Student stu1;了)

    typedef struct
    {
    int a;
    }Stu;

      但在c++里很简单,”相当于简单的类“,直接

    struct Student
    {
    int a;
    };

      于是就定义了结构体类型Student,声明变量时直接Student stu2;

      (2)在c++中如果用typedef的话,又会造成区别:

      前者stu1是一个变量,后者stu2是一个Student2类型别名

    struct Student
    {
    int a;
    }stu1;//stu1是一个变量
    typedef struct Student2
    {
    int a;
    }stu2;//stu2是一个结构体类型
    使用时可以直接访问stu1.a
    但是stu2则必须先 stu2 s2;
    然后 s2.a=10;

      (3)掌握上面两条就可以了,不过最后我们探讨个没多大关系的问题

      如果在c程序中我们写:

    typedef struct
    {
    int num;
    int age;
    }aaa,bbb,ccc;
    这算什么呢?
    我个人观察编译器(VC6)的理解,这相当于
    typedef struct
    {
    int num;
    int age;
    }aaa;
    typedef aaa bbb;
    typedef aaa ccc;

      也就是说aaa,bbb,ccc三者都是结构体类型。

      声明变量时用任何一个都可以,在c++中也是如此。

      但是你要注意的是这个在c++中如果写掉了typedef关键字,那么aaa,bbb,ccc将是截然不同的三个对象。

    10. struct _x1{ ...}x1; 和 typedef struct _x2{ ...} x2; 有什么不同???

      前者X1是_X1类型的变量;

      后者X2是_X2类型的另一个别名,还是这个类型。

      即:前者是定义了类_x1和_x1的对象实例x1, 后者是定义了类_x2和_x2的类别名x2 

    11. 用struct和typedef struct 定义一个结构体有什么区别?为什么会有两种方式呢?

    struct Student
    {
    int a;
    } stu;
    typedef struct Student2
    {
    int a;
    }stu2; 

      事实上,这个东西是从C语言中遗留过来的,typedef可以定义新的复合类型或给现有类型起一个别名

      在C语言中,如果你使用
    struct xxx
    {
    }; 的方法,使用时就必须用 struct xxx var 来声明变量,而使用
    typedef struct
    {
    }CCC的方法 就可以写为 CCC var;
    不过在C++中已经没有这回事了,无论你用哪一种写法都可以使用第二种方式声明变量,这个应该算是C语言的糟粕。

    12. C++结构体提供了比C结构体更多的功能,如默认构造函数,复制构造函数,运算符重载,这些功能使得结构体对象能够方便的传值。

      比如,我定义一个简单的结构体,然后将其作为vector元素类型,要使用的话,就需要实现上述三个函数,否则就只能用指针了。

    #include <iostream>
    #include <vector>
     using namespace std;
    struct ST
    {
        int a;
        int b;
        ST()  //默认构造函数
        {
            a = 0;
            b = 0;
        }
        
        void set(ST* s1,ST* s2)//赋值函数
        {
            s1->a = s2->a;
            s1->b = s2->b;
        }
        ST& operator=(const ST& s)//重载运算符
        {
            set(this,(ST*)&s)
        }
        ST(const ST& s)//复制构造函数
        {
            *this = s;  
        }
    };
    int main()
    {
        ST a ;  //调用默认构造函数
        vector<ST> v;
        v.push_back(a);  //调用复制构造函数
        ST s = v.at(0);  //调用=函数
        cout << s.a <<"  " << s.b << endl;
        cin >> a.a;
        return 0;
    }

      

      

    ①②③④⑤⑥⑦⑧

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