Структуры и их использование c. Доступ к компонентам структуры. Выравнивание полей в памяти

Последнее обновление: 02.10.2018

Наряду с классами структуры представляют еще один способ создания обственных типов данных в C#. Более того многие примитивные типы, например, int, double и т.д., по сути являются структурами.

Например, определим структуру, которая представляет человека:

Struct User { public string name; public int age; public void DisplayInfo() { Console.WriteLine($"Name: {name} Age: {age}"); } }

Как и классы, структуры могут хранить состояние в виде переменных и определять поведение в виде методов. Так, в данном случае определены две переменные - name и age для хранения соответственно имени и возраста человека и метод DisplayInfo для вывода информации о человеке.

Используем эту структуру в программе:

Using System; namespace HelloApp { struct User { public string name; public int age; public void DisplayInfo() { Console.WriteLine($"Name: {name} Age: {age}"); } } class Program { static void Main(string args) { User tom; tom.name = "Tom"; tom.age = 34; tom.DisplayInfo(); Console.ReadKey(); } } }

В данном случае создается объект tom. У него устанавливаются значения глобальных переменных, и затем выводится информация о нем.

Конструкторы структуры

Как и класс, структура может определять констукторы. Но в отличие от класса нам не обязательно вызывать конструктор для создания объекта структуры:

User tom;

Однако если мы таким образом создаем объект структуры, то обязательно надо проинициализировать все поля (глобальные переменные) структуры перед получением их значений или перед вызовом методов структуры. То есть, например, в следующем случае мы получим ошибку, так как обращение к полям и методам происходит до присвоения им начальных значений:

User tom; int x = tom.age; // Ошибка tom.DisplayInfo(); // Ошибка

Также мы можем использовать для создания структуры конструктор по умолчанию, при вызове которого полям структуры будет присвоено значение по умолчанию (например, для числовых типов это число 0):

User tom = new User(); tom.DisplayInfo(); // Name: Age: 0

Также мы можем определить свои конструкторы. Например, изменим структуру User:

Using System; using System.Reflection; namespace HelloApp { struct User { public string name; public int age; public User(string name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public void DisplayInfo() { Console.WriteLine($"Name: {name} Age: {age}"); } } class Program { static void Main(string args) { User tom = new User("Tom", 34); tom.DisplayInfo(); User bob = new User(); bob.DisplayInfo(); Console.ReadKey(); } } }

Важно учитывать, что если мы определяем конструктор в структуре, то он должен инициализировать все поля структуры, как в данном случае устанавливаются значения для переменных name и age.

Также, как и для класса, можно использовать инициализатор для создания структуры:

User person = new User { name = "Sam", age = 31 };

Но в отличие от класса нельзя инициализировать поля структуры напрямую при их объявлении, например, следующим образом:

Struct User { public string name = "Sam"; // ! Ошибка public int age = 23; // ! Ошибка public void DisplayInfo() { Console.WriteLine($"Name: {name} Age: {age}"); } }

Перед тем как приступить к изучению классов в C++, мы рассмотрим тип данных подобный классу — структуры. Структуры полезны, когда нам надо объединить несколько переменных с разными типами под одним именем. Это делает программу более компактной и более гибкой для внесения изменений. Также структуры незаменимы, когда необходимо сгруппировать некоторые данные, например, запись из базы данных или контакт из книги адресов. В последнем случае структура будет содержать такие данные контакта как имя, адрес, телефон и т.п.

Синтаксис

В процессе написания программы может потребоваться сгруппировать разные данные. Например, вы захотите хранить координаты некоторых объектов и их имена. Вы можете сделать это с помощью :

Int x_coor; int y_coor; string names;

Но так как каждый элемент одного массива связан с другим, то при изменении одного, придется менять остальные тоже. И чем больше данных вам надо объединить, тем сложнее будем такая программа. Поэтому для объединения разных данных используются структуры .

Формат объявления структуры выглядит так:

Struct Car { int x_coor; int y_coor; string name; };

Объявляя структуру, мы вводим в программу наш собственный тип данных, которым можем пользоваться, так же как и стандартными типами, т.е. объявление переменной нашего типа будет таким:

StructName variableName;

structName — имя структуры, variableName — имя переменной.

x_coor, y_coor и name — поля нашей структуры. При объявлении структуры мы создаем составной тип данных, с помощью которого можно создавать переменные, которые сочетают в себе несколько значений (например, координаты и имя). Внутри структуры каждому полю мы даем имя, чтобы потом обращаться к этому значению по его имени.

Для доступа к полям структуры используется точка:

// объявляем переменную Car myCar; // и используем её myCar.x_coor = 40; myCar.y_coor = 40; myCar.name = "Porche";

Как видите, вы можете хранить в структуре столько полей, сколько вам угодно и они могут иметь разные типы.

Рассмотрим пример, демонстрирующий сочетание массивов и структур.

#include using namespace std; struct PlayerInfo { int skill_level; string name; }; using namespace std; int main() { // как и с обычными типами, вы можете объявить массив структур PlayerInfo players; for (int i = 0; i < 5; i++) { cout << "Please enter the name for player: " << i << "\n"; // сперва получим доступ к элементу массива, используя // обычный синтаксис для массивов, затем обратимся к полю структуры // с помощью точки cin >> players[ i ].name; cout << "Please enter the skill level for " << players[ i ].name << "\n"; cin >> players[ i ].skill_level; } for (int i = 0; i < 5; ++i) { cout << players[ i ].name << " is at skill level " << players[i].skill_level << "\n"; } }

Так же как и с простыми типами (int, например), вы можете создавать массивы структур. А с каждым элементом этого массива работать так же как и с отдельной переменной. Для доступа к полю name первого элемента массива структур, просто напишите:

Players[ 0 ].name

Структуры и функции

Очень часто требуется писать функции, которые принимают структуры в качестве аргумента или возвращают структуру. Например, если вам надо написать небольшую космическую аркаду, вам может понадобится функция для инициализации нового противника:

Struct EnemySpaceShip { int x_coordinate; int y_coordinate; int weapon_power; }; EnemySpaceShip getNewEnemy();

Функция getNewEnemy должна возвращать структуру с инициализированными полями:

EnemySpaceShip getNewEnemy () { EnemySpaceShip ship; ship.x_coordinate = 0; ship.y_coordinate = 0; ship.weapon_power = 20; return ship; }

На самом деле эта функция вернет копию созданной локальной переменной ship. Это значит, что каждое поле структуры будет скопировано в новую переменную. В нашем случае копирование малого количества полей не заметно, но когда вы работаете с большими объемами данных нужно избегать лишних действий, подробнее об этом поговорим в статье про указатели.

Таким образом, для получения новой переменной будем использовать следующий код:

EnemySpaceShip ship = getNewEnemy();

Теперь эту переменную можно использовать как обычную структуру.

Передавать структуры в функцию можно так:

EnemySpaceShip upgradeWeapons (EnemySpaceShip ship) { ship.weapon_power += 10; return ship; }

Когда мы передаем структуру в функцию, она копируется, так же как и при возвращении структуры. Поэтому любые изменения сделанные внутри функции будут потеряны, поэтому мы возвращаем структуру после изменения.

Использование функции:

Ship = upgradeWeapons(ship);

Когда вызывается функция, переменная ship копируется и изменяется в функции, а когда переменная возвращается, она снова копируется и перезаписывает поля оргинальной переменной.

И наконец, программа для создания и улучшения одного корабля:

Struct EnemySpaceShip { int x_coordinate; int y_coordinate; int weapon_power; }; EnemySpaceShip getNewEnemy() { EnemySpaceShip ship; ship.x_coordinate = 0; ship.y_coordinate = 0; ship.weapon_power = 20; return ship; } EnemySpaceShip upgradeWeapons(EnemySpaceShip ship) { ship.weapon_power += 10; return ship; } int main() { EnemySpaceShip enemy = getNewEnemy(); enemy = upgradeWeapons(enemy); }

Указатели

Если вы работаете с на структуру, то для доступа к переменным надо использовать оператор «->» вместо точки. Все свойства указателей не изменяются. Пример:

#include using namespace std; struct xampl { int x; }; int main() { xampl structure; xampl *ptr; structure.x = 12; ptr = &structure; cout<< ptr->x; cin.get(); }

А теперь только представьте — вы сами можете создавать, своего рода, типы данных, которые вам необходимы и с которыми вам будет удобно работать! И это несложно!

Структура — это, некое объединение различных переменных (даже с разными типами данных), которому можно присвоить имя. Например можно объединить данные об объекте Дом: город (в котором дом находится), улица, количество квартир, интернет(проведен или нет) и т.д. в одной структуре. В общем, можно собрать в одну совокупность данные обо всем, что угодно, точнее обо всем, что необходимо конкретному программисту. Всем сразу стало понятно:)

Если вы только приступаете к знакомству со структурами в С++, сначала, вам необходимо ознакомиться с синтаксисом структур в языке С++ . Рассмотрим простой пример, который поможет познакомиться со структурами и покажет, как с ними работать. В этой программе мы создадим структуру, создадим объект структуры, заполним значениями элементы структуры (данные об объекте) и выведем эти значения на экран. Ну что же, приступим!

#include using namespace std; struct building //Создаем структуру! { char *owner; //здесь будет храниться имя владельца char *city; //название города int amountRooms; //количество комнат float price; //цена }; int main() { setlocale (LC_ALL, "rus"); building apartment1; //это объект структуры с типом данных, именем структуры, building apartment1.owner = "Денис"; //заполняем данные о владельце и т.д. apartment1.city = "Симферополь"; apartment1.amountRooms = 5; apartment1.price = 150000; cout << "Владелец квартиры: " << apartment1.owner << endl; cout << "Квартира находится в городе: " << apartment1.city << endl; cout << "Количество комнат: " << apartment1.amountRooms << endl; cout << "Стоимость: " << apartment1.price << " $" << endl; return 0; }

В строках 4 — 10 мы создаем структуру. Чтобы ее объявить используем зарезервированное слово struct и даем ей любое, желательно логичное, имя. В нашем случае — building . С правилами именования переменных, вы можете ознакомиться в этой статье . Далее открываем фигурную скобку { , перечисляем 4 элемента структуры через точку с запятой; , закрываем фигурную скобку } и в завершении ставим точку с запятой; . Это будет нашим шаблоном (формой) структуры.

В строке 16 объявляем объект структуры. Как и для обычных переменных, необходимо объявить тип данных. В этом качестве выступит имя нашей созданной структуры — building .

Как же заполнить данными (инициализировать) элементы структуры? Синтаксис таков: Имя объекта далее оператор точка. и имя элемента структуры. Например: apartment1.owner . Таким образом, в строках 18-21 присваиваем данные элементам структуры.

И так, данные мы внесли. Следующий вопрос: «Как к ним обратиться, как работать и использовать их в программе?» Ответ — «Очень просто — так же, как и при инициализации, используя точку. и имя элемента структуры». В строках 23 — 26 выводим заполненные элементы структуры на экран.

И вот что мы увидим в результате, когда скомпилируем нашу программу:

Владелец квартиры: Денис Квартира находится в городе: Симферополь Количество комнат: 5 Стоимость: 150000 $

Что ещё важно знать:

Объект структуры можно объявить до функции main() . Это выглядело бы так:

struct building { char *owner char *city; int amountRooms; float price; }apartment1; //объявление объекта типа building

Инициализировать структуру можно и таким способом:

building apartment1 = {"Денис", "Симферополь", 5, 150000};

но так делают крайне редко;

Структуру можно вкладывать в другие структуры (это мы рассмотрим в следующем примере).

Дополним предыдущий пример, чтобы увидеть дополнительные возможности работы со структурами.

Пример:

#include using namespace std; struct date //создаем еще одну структуру, чтобы вложить ее в структуру building // дата постройки { char *month; // Месяц постройки дома int year; // Год }; struct building { char *owner; char *city; int amountRooms; float price; date built; //вкладываем одну структуру в определение второй }; void show(building object) //создаем функцию, которая принимает структуру, как параметр { cout << "Владелец квартиры: " << object.owner << endl; cout << "Квартира находится в городе: " << object.city << endl; cout << "Количество комнат: " << object.amountRooms << endl; cout << "Стоимость: " << object.price << " $" << endl; cout << "Дата постройки: " << object.built.month << " " << object.built.year << endl; } int main() { setlocale (LC_ALL, "rus"); building apartment1; apartment1.owner = "Денис"; apartment1.city = "Симферополь"; apartment1.amountRooms = 5; apartment1.price = 150000; apartment1.built.month = "январь"; apartment1.built.year = 2013; struct building *pApartment; //это указатель на структуру pApartment = &apartment1; //Обратите внимание, как нужно обращаться к элементу структуры через указатель //используем оператор -> cout << "Владелец квартиры: " << pApartment->owner << endl; cout << "Квартира находится в городе: " << pApartment->city << endl; cout << "Количество комнат: " << pApartment->amountRooms << endl; cout << "Стоимость: " << pApartment->price << " $" << endl; cout << "Дата постройки: " << pApartment->built.month << " " << pApartment->built.year << "\n\n\n"; building apartment2; //создаем и заполняем второй объект структуры apartment2.owner = "Игорь"; apartment2.city = "Киев"; apartment2.amountRooms = 4; apartment2.price = 300000; apartment2.built.month = "январь"; apartment2.built.year = 2012; building apartment3 = apartment2; //создаем третий объект структуры и присваиваем ему данные объекта apartment2 show(apartment3); cout << endl << endl; return 0; }

Коментарии по коду программы:

Строка 17 — создание объекта built типа date в определении структуры building . Строки 42 — 43 : создаем указатель на структуру struct building *pApartment; и далее присваиваем ему адрес уже созданного и заполненного данными объекта pApartment = &apartment1; . Обращаясь к элементам структуры через указатель мы используем оператор -> (тире и знак >) . Это видно в строках 47 — 51.

В строке 62 показано, как можно инициализировать структуру. А именно, можно создать новый объект структуры и присвоить ему одним целым, уже созданный и заполненный данными, объект. В функцию show() передаем объект структуры, как параметр — строка 64. Результат:

Владелец квартиры: Денис
Квартира находится в городе: Симферополь
Количество комнат: 5
Стоимость: 150000 $
Дата постройки: январь 2013
Владелец квартиры: Игорь
Квартира находится в городе: Киев
Количество комнат: 4
Стоимость: 300000 $
Дата постройки: январь 2012
Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Разобрав этот пример, мы увидели на практике следующее:

структуру можно вкладывать в другую структуру;
увидели, как создаётся указатель на структуру;
как нужно обращаться к элементу структуры через указатель. А именно, используя оператор -> ; В примере это было так: apartment0->owner , но можно и так (*apartment0).owner . Круглые скобки, во втором случае, обязательны.
данные одной структуры можно присвоить другой структуре;
можно структуру передать в функцию, как параметр (кстати, элементы структуры так же можно передавать в функцию, как параметры).

В дополнение ко всему, следует отметить, что функции могут так же возвращать структуры в результате своей работы. Например:

Building Set() { building object; // формирование объекта //... код функции return object; }

Вот так, вкратце, мы познакомились со структурами в языке С++, попрактиковались на примерах и узнали основы. Это только начало!