深入理解C++中的struct

一、目录

基础概念
- 什么是struct
- struct与class的区别
使用方法
- 定义struct
- 访问struct成员
- struct作为函数参数和返回值
常见实践
- 封装相关数据
- 作为容器使用
- 实现简单的数据结构
最佳实践
- 数据成员的访问控制
- 初始化
- 与其他语言的兼容性
小结

二、基础概念

（一）什么是struct

在C++中，struct 是一种用户自定义的数据类型，它允许将不同类型的数据组合在一起，形成一个单一的实体。struct 中的成员可以是各种基本数据类型（如 int、float、char），也可以是其他自定义类型（如其他 struct、class）。

（二）struct与class的区别

在C++中，struct 和 class 非常相似，但有一些关键区别：

默认访问权限：在 struct 中，成员的默认访问权限是 public；而在 class 中，成员的默认访问权限是 private。
设计意图：传统上，struct 用于简单的数据聚合，而 class 用于更复杂的面向对象编程，包含数据和行为。

三、使用方法

（一）定义struct

定义一个 struct 的语法如下：

struct StructName {
    // 成员变量声明
    data_type member1;
    data_type member2;
    //...
};

例如，定义一个表示坐标点的 struct：

struct Point {
    int x;
    int y;
};

（二）访问struct成员

可以通过 struct 变量来访问其成员，使用点号（.）运算符。例如：

#include <iostream>

struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    Point myPoint;
    myPoint.x = 10;
    myPoint.y = 20;
    std::cout << "Point coordinates: (" << myPoint.x << ", " << myPoint.y << ")" << std::endl;
    return 0;
}

（三）struct作为函数参数和返回值

struct 可以作为函数的参数和返回值。例如：

#include <iostream>

struct Point {
    int x;
    int y;
};

// 函数接受一个Point struct作为参数
void printPoint(Point p) {
    std::cout << "Point coordinates: (" << p.x << ", " << p.y << ")" << std::endl;
}

// 函数返回一个Point struct
Point createPoint(int a, int b) {
    Point temp;
    temp.x = a;
    temp.y = b;
    return temp;
}

int main() {
    Point myPoint = createPoint(15, 25);
    printPoint(myPoint);
    return 0;
}

四、常见实践

（一）封装相关数据

struct 可以用于封装相关的数据，例如一个学生的信息：

#include <iostream>
#include <string>

struct Student {
    std::string name;
    int age;
    double gpa;
};

int main() {
    Student student1;
    student1.name = "Alice";
    student1.age = 20;
    student1.gpa = 3.8;

    std::cout << "Student Name: " << student1.name << ", Age: " << student1.age << ", GPA: " << student1.gpa << std::endl;
    return 0;
}

（二）作为容器使用

struct 可以作为简单的容器，例如存储多个值：

#include <iostream>

struct Numbers {
    int num1;
    int num2;
    int num3;
};

int main() {
    Numbers nums;
    nums.num1 = 1;
    nums.num2 = 2;
    nums.num3 = 3;

    std::cout << "Numbers: " << nums.num1 << ", " << nums.num2 << ", " << nums.num3 << std::endl;
    return 0;
}

（三）实现简单的数据结构

可以使用 struct 实现简单的数据结构，如链表：

#include <iostream>

struct Node {
    int data;
    Node* next;
};

int main() {
    Node node1;
    Node node2;

    node1.data = 10;
    node2.data = 20;

    node1.next = &node2;
    node2.next = nullptr;

    Node* current = &node1;
    while (current!= nullptr) {
        std::cout << "Data: " << current->data << std::endl;
        current = current->next;
    }
    return 0;
}

五、最佳实践

（一）数据成员的访问控制

虽然 struct 的默认访问权限是 public，但对于复杂的 struct，可以使用访问说明符（如 private 和 protected）来更好地控制数据成员的访问。例如：

struct ComplexStruct {
private:
    int privateMember;
public:
    int publicMember;

    void setPrivateMember(int value) {
        privateMember = value;
    }

    int getPrivateMember() {
        return privateMember;
    }
};

（二）初始化

使用构造函数对 struct 进行初始化，以确保数据成员在创建时就有合理的值。例如：

struct Person {
    std::string name;
    int age;

    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
};

（三）与其他语言的兼容性

由于C语言也支持 struct，在需要与C语言代码交互时，使用 struct 可以简化接口。确保 struct 中的成员布局符合C语言的规则，避免使用C语言不支持的特性。

六、小结

在C++中，struct 是一个强大的工具，用于组合和管理相关的数据。通过理解其基础概念、使用方法、常见实践和最佳实践，开发者可以更高效地使用 struct 来解决各种编程问题。无论是简单的数据聚合还是实现复杂的数据结构，struct 都能发挥重要作用。希望这篇博客能帮助你更好地掌握C++中 struct 的使用。