C++系列第七篇 数据类型下篇 - 复合类型（结构体、共用体及枚举）

系列文章

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C++ 系列 第一篇 开发环境搭建（WSL 方向）-CSDN博客

C++ 系列 第二篇 你真的了解C++吗？本篇带你走进C++的世界-CSDN博客

C++ 系列 第三篇 C++程序的基本结构-CSDN博客

C++ 系列 第四篇 C++ 数据类型上篇—基本类型-CSDN博客

C++ 系列 第五篇 C++ 算术运算符及类型转换-CSDN博客

C++系列第六篇 数据类型下篇 - 复合类型（数组及字符串）-CSDN博客

前言

? ? ? ? ? 本章主要进行结构体、共用体及枚举的总结，在C语言项目中， 如果针对编程有规范的话，或者说公司不止要求你实现功能即可，还要代码可读、可维护、节省空间，那这三类结构的使用频率应该比单独的数组或者字符串高，为什么呢，因为结构起了一个整理的作用，C++的类从个人理解其实是结构的延伸，而枚举则是程序可读，可维护必不可少的一个数据类型， 共用体则可以在一定条件下起到节省内存的效果。

结构体

????????假设要存储有关员工的信息，则可能需要存储他(她)的姓名、工资、身高、体重、入职时间等。希望有一种数据格式可以将所有这些信息存储在一个单元中。数组不能完成这项任务，因为虽然数组可以存储多个元素，但所有元素的类型必须相同。也就是说，一个数组可以存储 20个int，另一个数组可以存储 10个float，但同一个数组不能在一些元素中存储int，在另一些元素中存储float。

????????结构是一种比数组更灵活的数据格式，因为同一个结构可以存储多种类型的数据，这使得能够将有关员工的信息放在一个结构中，从而将数据的表示合并到一起。如果要跟踪整个公司的员工，则可以使用结构数组。结构也是 C++ 类的基石。学习有关结构的知识将使我们离C++的核心 OOP 更近。

????????结构是用户定义的类型，而结构声明定义了这种类型的数据属性。定义了类型后，便可以创建这种类型的变量。因此创建结构包括两步。首先，定义结构描述--它描述并标记了能够存储在结构中的各种数据类型。然后按描述创建结构变量(结构数据对象)。?

结构体声明及变量定义

? ? ? ? 如下所示，我们使用struct employee 声明了一个雇员的结构体 ，并使用该声明在 main 函数中定义了两个该结构体类型的变量 employee1 和employee2，并分别给两个结构体变量进行了赋值输出。

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? ? ? ? ?结构体声明整体组成如下，主要由 关键字，声明的名称，闭合的大括号，大括号中的成员变量及 分号结尾组成。

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? ? ? ? 结构体变量的定义则有两种方式，一个是 C-风格的定义 ，"struct employee?employee1;" 这样；另一种则是C++风格，省略 struct 关键字 ，直接? "employee?employee1；" 这样。

? ? ? ?使用(.)来访问各个成员。例如，employee1.name指的是结构的name成员。通过成员名能够访问结构的成员，就像通过索引能够访问数组的元素一样。由于 name成员被声明为字符数组类型，因此 employee1.name 相当于是 字符数组变量，可以像使用常规 字符数组变量那样来使用它们。总之，employee1是一个结构，而employee1.name 是一个字符数组变量。顺便说一句，访问类成员函数(如cingetline())的方式是从访问结构成员变量的方式衍生而来的。

结构体使用的一些注意点

? ? ? ? 声明位置?

????????结构声明的位置很重要。有三种选择。可以将声明放在函数中；可以将声明放到 cpp 文件种，但是在使用函数的前面； 也可以放在 头文件中。 三种放置位置，决定了该结构声明可以生效的位置， 如果是在函数中，则只有本函数内可以使用，如果在函数外，但是在cpp 文件中，则该源码文件 内都可以使用，在头文件中，则能引用到该头文件的位置都可以使用。

? ? ? ? 我们在上边的例程中采用的是 源码文件中定义的方式，位于函数外面的声明被称为外部声明。一般推荐在源码文件或者根据实际情况在头文件中声明。

????????但是一定要注意，我们这里说的是声明而非定义，在实际的编码中，包括设计指导中，都会有意的避免外部定义(全局定义)，我们一定要区分声明和定义。

? ? ? ? 结构体变量初始化

? ? ? ? 同其它变量一样，有普通初始化方式和C++11引入的列表初始化方式，不过在结构中看着基本都一样。

? ? ? ?如下所示，使用初始化 和上边示例中复制后输出是一致的， employee1 使用了 普通初始化方式，employee2 使用了列表初始化省略等于号的初始化方式，都可以正常初始化成功，列表初始化再次强调下特殊点，一是不允许缩窄，具体情况就不详细介绍了，之前都说过，二是空{}，相当于初始化为了全0。??

结构体数组?

????????与C语言一样，C++也允许指定占用特定位数的结构成员，这使得创建与某个硬件设备上的寄存器对应的数据结构非常方便。字段的类型应为整型或枚举(后边会介绍)，接下来是冒号，冒号后面是一个数字，它指定了使用的位数。

? ? ? ? 如下示例中，bits 结构体变量，包含两个int 类型的位成员变量，起成员变量赋值和正常结构体成员变量赋值无异。同时值得注意的是，虽然看着 是 两个int 位成员变量，但是实际在内存中只占用了，一个int 型大小，所以 抛开 结构对齐 的内存不说，包含位成员的结构体总大小，实际要看总共位所占用的基本类型的个数。

? ? ? ? 在上边示例中，还有一个需要注意的点是，我们结构体没有名称声明，直接进行的定义?，bits直接是一个变量，在实际编程中很少有这么用的，在函数中归纳一些变量，在其它地方不会用到时会这么用，知道有这么个东西进行。

共用体

? ? ? ? 共用体使用?

????????共用体(union)是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。也就是说，结构可以同时存储 int、long 和 double 或者 复合类型，当同时，只能有一个类型在代码上下文是有含义的。

? ? ? ? 如下示例中，union id 为一个共用体，内部变量为一个int 型， 和一个字符数组，字符数组的宽度为3。 定义一个 id 类型的 共用体变量 id_v , 通过sizeof 计算可知 ，该共用体实占内存为4，即共用体实际占用的内存为功能体内占用内存最大的变量 所占用的内存。较小的变量复用了该内存中的一部分。

? ? ? ? 我们给共用体中的int 型元素赋值为65，65 对应的ASCII 字符为 'A'， 从上边内存复用的角度，我们输出 字符数组的最低元素，可以看到 确实是一个 'A'。 这样的话，在实际编程中， 比如有一个需求是需要存储某个人的ID，但是有的id 是整型的，有得id 是 字符形式得，那就可以使用这种结构起到节省内存的效果。虽然现在服务器内存都比较充足，但是在一些嵌入式设备或者体量比较大量的数据应用中，使用共用体是必不可少的。

? ? ? ?匿名共用体

????????我们实际使用中，很少共用体单独去定义一个类型，基本都是包含在结构体里边，在结构体里边的话，我们最常用的就是使用匿名共用体，如下方式?，person 结构体中的 共用体是没有名称的，所以调用共用体内的变量，直接像调用结构体中的变量一样就行。

枚举

? ? ? ?枚举使用

?????????可以使用enum关键字来定义枚举类型?。枚举提供了另一种创建符号常量的方式，这种方式可以代替const。它还允许定义新类型，但必须按严格的限制进行。使用 enum 的句法与使用结构相似。

? ? ? ? 示例中 enum Color 让Color成为新类型的名称，将RED、GREEN、BLUE?等作为符号常量，它们对应整数值0~2。这些常量叫作枚举量(enumerator)。在默认情况下，将整数值赋给枚举量，第一个枚举量的值为0，第二个枚举量的值为1，依次类推。

也可以通过显式地指定整数值来覆盖默认值，后续的枚举量会在指定的枚举量值上一次底层

??????枚举的一些限制

?????????1、枚举 变量在 不强制转换的情况下，只能由枚举量来赋值，如下的赋值时不被允许的

? ? ? ? 2、通过强制转换可以给枚举变量赋值枚举量以外的值， 编译不会报错，但是结果是未定义的，即这样使用是不可靠的

? ? ? ? 3、枚举的取值范围

????????最初，对于枚举来说，只有声明中指出的那些值是有效的。然而，C++现在通过强制类型转换，增加了可赋给枚举变量的合法值。每个枚举都有取值范围(range)，通过强制类型转换，可以将取值范围中的任何整数值赋给枚举变量，即使这个值不是枚举值。

????????取值范围的定义如下。首先，要找出上限，需要知道枚举量的最大值。找到大于这个最大值的、最小的 2 的幂，将它减去1，得到的便是取值范围的上限。例如，最大值枚举值是 101，在 2 的幂中，比这个数大的最小值为128，因此取值范围的上限为 127。要计算下限，需要知道枚举量的最小值。如果它不小于 0，则取值范围的下限为 0;否则，采用与寻找上限方式相同的方式，但加上负号。例如，如果最小的枚举量为-6，而比它小的、最大的2的幂是-8(加上负号)，因此下限为-7。选择用多少空间来存储枚举由编译器决定。对于取值范围较小的枚举，使用一个字节或更少的空间;而对于包含 long 类型值的枚举，则使用4个字节。????????

? ? ? ? 所以像下边这种是没问题的

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????????以上可以看到枚举有一些列的限制，我们还是应该进行常规枚举使用，比如定义业务相关的符号常量，而不是定义一个新的枚举类型， 如果只是用于定义符号常量的话，枚举可以没有名称。如下示例是一个符号常量的使用。