Последнее обновление: 09.10.2017

Ранее для определения классов мы использовали ключевое слово class . Однако C++ предоставляет еще один способ для определения пользовательских типов, который заключается в использовании структур. Данный способ был унаследован языком С++ еще от языка Си.

Структура в языке C++ представляет собой производный тип данных, который представляет какую-то определенную сущность, также как и класс. Нередко структуры применителько к С++ также называют классами. И в реальности различия между ними не такие большие.

Для определения структуры применяется ключевое слово struct , а сам формат определения выглядит следующим образом:

Struct имя_структуры { компоненты_структуры };

Имя_структуры представляет произвольный идентификатор, к которому применяются те же правила, что и при наименовании переменных.

После имени структуры в фигурных скобках помещаются Компоненты_структуры , которые представляют набор описаний объектов и функций, которые составляют структуру.

Например, определим простейшую структуру:

#include #include struct person { int age; std::string name; }; int main() { person tom; tom.name = "Tom"; tom.age = 34; std::cout << "Name: " << tom.name << "\tAge: " << tom.age << std::endl; return 0; }

Здесь определена структура person , которая имеет два элемента: age (представляет тип int) и name (представляет тип string).

После определения структуры мы можем ее использовать. Для начала мы можем определить объект структуры - по сути обычную переменную, которая будет представлять выше созданный тип. Также после создания переменной структуры можно обращаться к ее элементам - получать их значения или, наоборот, присваивать им новые значения. Для обращения к элементам структуры используется операция "точка":

Имя_переменной_структуры.имя_элемента

По сути структура похожа на класс, то есть с помощью структур также можно определять сущности для использования в программе. В то же время все члены структуры, для которых не используется спецификатор доступа (public, private), по умолчанию являются открытыми (public). Тогда как в классе все его члены, для которых не указан спецификатор доступа, являются закрытыми (private).

Кроме того мы можем инициализировать структуру, присвоив ее переменным значения с помощью синтаксиса инициализации:

Person tom = { 34, "Tom" };

Инициализация структур аналогична инициализации массивов: в фигурных скобках передаются значения для элементов структуры по порядку. Так как в структуре person первым определено свойство, которое представляет тип int - число, то в фигурных скобках вначале идет число. И так далее для всех элементов структуры по порядку.

При этом любой класс мы можем представить в виде структуры и наоборот. Возьмем, к примеру, следующий класс:

Class Person { public: Person(std::string n, int a) { name = n; age = a; } void move() { std::cout << name << " is moving" << std::endl; } void setAge(int a) { if (a > 0 && a < 100) age = a; } std::string getName() { return name; } int getAge() { return age; } private: std::string name; int age; };

Данный класс определяет сущность человека и содержит ряд приватных и публичных переменных и функции. Вместо класса для определения той же сущности мы могли бы использовать структуру:

#include #include struct user { public: user(std::string n, int a) { name = n; age = a; } void move() { std::cout << name << " is moving" << std::endl; } void setAge(int a) { if (a > 0 && a < 100) age = a; } std::string getName() { return name; } int getAge() { return age; } private: std::string name; int age; }; int main() { user tom("Tom", 22); std::cout << "Name: " << tom.getName() << "\tAge: " << tom.getAge() << std::endl; tom.setAge(31); std::cout << "Name: " << tom.getName() << "\tAge: " << tom.getAge() << std::endl; return 0; }

И в плане конечного результата программы мы не увидели бы никакой разницы.

Когда использовать структуры? Как правило, структуры используются для описания таких данных, которые имеют только набор публичных атрибутов - открытых переменных. Например, как та же структура person, которая была определена в начале статьи. Иногда подобные сущности еще называют аггрегатными классами (aggregate classes).

Структуры

Как вам должно быть уже известно, классы относятся к ссылочным типам данных. Это означает, что объекты конкретного класса доступны по ссылке, в отличие от значений простых типов, доступных непосредственно. Но иногда прямой доступ к объектам как к значениям простых типов оказывается полезно иметь, например, ради повышения эффективности программы. Ведь каждый доступ к объектам (даже самым мелким) по ссылке связан с дополнительными издержками на расход вычислительных ресурсов и оперативной памяти.

Для разрешения подобных затруднений в C# предусмотрена структура , которая подобна классу, но относится к типу значения, а не к ссылочному типу данных. Т.е. структуры отличаются от классов тем, как они сохраняются в памяти и как к ним осуществляется доступ (классы - это ссылочные типы, размещаемые в куче, структуры - типы значений, размещаемые в стеке), а также некоторыми свойствами (например, структуры не поддерживают наследование). Из соображений производительности вы будете использовать структуры для небольших типов данных. Однако в отношении синтаксиса структуры очень похожи на классы.

Главное отличие состоит в том, что при их объявлении используется ключевое слово struct вместо class. Ниже приведена общая форма объявления структуры:

struct имя: интерфейсы { // объявления членов }

где имя обозначает конкретное имя структуры.

Как и у классов, у каждой структуры имеются свои члены: методы, поля, индексаторы, свойства, операторные методы и события. В структурах допускается также определять конструкторы, но не деструкторы. В то же время для структуры нельзя определить конструктор, используемый по умолчанию (т.е. конструктор без параметров). Дело в том, что конструктор, вызываемый по умолчанию, определяется для всех структур автоматически и не подлежит изменению. Такой конструктор инициализирует поля структуры значениями, задаваемыми по умолчанию. А поскольку структуры не поддерживают наследование, то их члены нельзя указывать как abstract, virtual или protected.

Объект структуры может быть создан с помощью оператора new таким же образом, как и объект класса, но в этом нет особой необходимости. Ведь когда используется оператор new, то вызывается конструктор, используемый по умолчанию. А когда этот оператор не используется, объект по-прежнему создается, хотя и не инициализируется. В этом случае инициализацию любых членов структуры придется выполнить вручную.

Давайте рассмотрим пример использования структур:

Using System; namespace ConsoleApplication1 { // Создадим структуру struct UserInfo { public string Name; public byte Age; public UserInfo(string Name, byte Age) { this.Name = Name; this.Age = Age; } public void WriteUserInfo() { Console.WriteLine("Имя: {0}, возраст: {1}",Name,Age); } } class Program { static void Main() { UserInfo user1 = new UserInfo("Alexandr", 26); Console.Write("user1: "); user1.WriteUserInfo(); UserInfo user2 = new UserInfo("Elena",22); Console.Write("user2: "); user2.WriteUserInfo(); // Показать главное отличие структур от классов user1 = user2; user2.Name = "Natalya"; user2.Age = 25; Console.Write("\nuser1: "); user1.WriteUserInfo(); Console.Write("user2: "); user2.WriteUserInfo(); Console.ReadLine(); } } }

Обратите внимание, когда одна структура присваивается другой, создается копия ее объекта. В этом заключается одно из главных отличий структуры от класса. Когда ссылка на один класс присваивается ссылке на другой класс, в итоге ссылка в левой части оператора присваивания указывает на тот же самый объект, что и ссылка в правой его части. А когда переменная одной структуры присваивается переменной другой структуры, создается копия объекта структуры из правой части оператора присваивания.

Поэтому, если бы в предыдущем примере использовался класс UserInfo вместо структуры, получился бы следующий результат:

Назначение структур

В связи с изложенным выше возникает резонный вопрос: зачем в C# включена структура, если она обладает более скромными возможностями, чем класс? Ответ на этот вопрос заключается в повышении эффективности и производительности программ. Структуры относятся к типам значений, и поэтому ими можно оперировать непосредственно, а не по ссылке. Следовательно, для работы со структурой вообще не требуется переменная ссылочного типа, а это означает в ряде случаев существенную экономию оперативной памяти.

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(); }

Структура — это агрегатный тип данных, так как может содержать в себе разнотипные элементы. Синтаксис объявления структуры в С++ отличается от C. Хотя версия C остается правильной для C++. Получается, что в С++ можно двумя стилями объявления структур пользоваться, а в языке C — только одной. Смотрим синтаксис объявления структуры в языке С++:

Struct Name { type atrib; // остальные элементы структуры } structVar1, structVar2, ...;

• struct — ключевое слово, которое начинает определение структуры
• Name — имя структуры
• type — тип данных элемента структуры
• atrib — элемент структуры
• structVar1-2 — структурные переменные

Объявление структуры всегда должно начинаться с ключевого слова struct . Необязательно, чтобы структура имела имя, но тогда такая структура обязательно должна иметь структурные переменные, объявленные между закрывающей фигурной скобкой и точкой с запятой, строка 5. Обязательно в объявлении структуры должны присутствовать фигурные скобочки, они обрамляют тело структуры, в котором объявляются её атрибуты (элементы), строка 3. Структурные переменные, при объявлении структуры, указывать необязательно, строка 5.

Так как структура это тип данных, то, для того, чтобы использовать этот тип данных, необходимо объявить структурную переменную, а вместо типа данных указать имя структуры.

Синтаксис объявления структуры в языке Си:

Typedef struct name { type atrib1; type atrib2; // остальные элементы структуры... } newStructName structVar;

Синтаксис объявления структуры в языке Си предполагает два варианта. Первый, опустить ключевое слово typedef , при этом имя newStructName тоже не используется, и имя структуры, тогда обязательно необходимо при объявлении структуры использовать структурные переменные — structVar , строка 6. Смотрим пример:

Struct name structVar;

Или вы можете воспользоваться typedef , для объявления псевдонима структуры newStructName , псевдоним:

NewStructName structVar;

В любом случае, если вы хотите, объявить указатель на структуру внутри структуры, вы должны использовать первый синтаксис:

Struct name *struct_instance; // указатель на структуру

Объявление указателя на структуру

Синтаксис объявления указателя на структуру в Си неоднозначен. В Си, если вы не используете typedef при определении структуры, то, в обязательном порядке необходимо использовать структурные переменные, между закрывающейся фигурной скобочкой и точкой с запятой.
В C++, этого не требуется. Чтобы объявить указатель на структуру, в С++ вы просто перед именем структурной переменной ставите символ указателя — * .

StructName *structVar; // указатель на структуру structName

NewStructName *structVar; // newStructName должно быть объявлено с typedef

или так, тоже для СИ:

Struct name *structVar;

Доступ к элементам структуры

Доступ к элементам структуры так же прост, как использование символа «точка». Предположим. что у нас есть структурная переменная с именем car и у нее есть элемент с именем speed , к которому, мы сейчас получим доступ:

Car.speed;

Примечание: такой способ доступа к элементам структуры работает только в том случае, когда структура не является указателем на структуру.

Доступ к элементам указателя на структуру

Чтобы получить доступ к элементам структуры, через указатель на структуру, вместо оператора «точка», используйте оператор стрелка -> :

CarPtr->speed;

P.S.: Всем владельцам Android-смартфонов представляю хорошую подборку программ GPS навигаторов для android . В списке представлено около 20 программных продуктов, вы можете любой скачать и установить на свой девайс. Все программы абсолютно бесплатные.

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}"); } }