Структуры в С++ 

Структура-это совокупность логически связанных переменных, возможно, различных типов, сгруппированных под одним именем для удобства дальнейшей обработки.

Например, структура может содержать несколько переменных типа int и несколько переменных типа char. Переменные, которые содержаться в структуре называются членами или полями структуры.

Структуры в С++ используются для логического и физического объединения данных произвольных типов, так же как массивы служат для группирования данных одного типа.

Структуры можно определять с помощью ключевого слова struct.

Пример описания структуры:

struct student {     char name[50];     int kurs;     int age; }; Мы определили структуру в которую входят переменные kurs, age и массив name. В этом описании student является шаблоном структуры, struct student является типом данных. После описания структуры нужно ставить точку с запятой. Чтобы использовать структуру необходимо объявить переменные типа struct student.

Например,

struct student s1, s2;

Переменные s1 и s2 являются переменными типа struct student. Компилятор автоматически выделит память под эти переменные. Под каждую из переменных типа структуры выделяется непрерывный участок памяти.

Для получения доступа к полям структуры используется операция точка. Например,

strcpy(s1.name, "Бардин Павел"); s1.kurs=3; s1.age=20;

В языке С есть возможность объявлять переменные структуры при описании структуры:

struct student {     char name[50];     int kurs;     int age; } s1, s2;

Переменные s1 и s2 являются переменными типа struct student. 

Более того, в объявлении шаблона структуры можно опустить имя шаблона:

struct {     char name[50];     int kurs;     int age; } s1, s2;

Однако если данная структура должна выступить в качестве параметра какой-либо функции, то и в заголовке этой функции и в ее прототипе без имени шаблона не обойтись.

Элементами или полями структуры могут быть переменные, массивы, ранее определенные структуры. Функции не могут быть полями структуры (В языке Си). В языке С++ функции могут быть полями структуры и такие структуры называются классами. Они определяются с помощью ключевого слова class.

Для переменных s1 и s2 возможно присваивание  (s1=s2) так как эти переменные созданы на базе одного шаблона. После такого присваивания поля структуры s1 будут содержать ту же информацию, что и поля s2. Если мы опишем две структуры с одними и теми же полями, но первая структура будет иметь шаблон student1, а вторая student2, то присваивание s1=s2 недопустимо.

Пример программы.

#include <stdio.h>  // определение структуры struct student {     char name[30];     int kurs;     int age; }; void main() { // объявление переменных stud1 и stud2 типа struct student     struct student stud1, stud2;     printf("Введите имя:"); // ввод имени     gets(stud1.name);     printf("Введите возраст:"); // ввод возраста     scanf("%d", &stud1.age);     printf("Введите номер курса:");

// ввод номера курса     scanf("%d", &stud1.kurs); // присваивание stud2=stud1 возможно, так как один и тот же шаблон     stud2=stud1; // Вывод     printf("Студент %sn", stud2.name);     printf("Курс %dn", stud2.kurs);     printf("Возраст %dn", stud2.age); }

Заметьте, что когда мы делаем вызов scanf("%d", &stud1.age); и scanf("%d", &stud1.kurs); мы ставим знак & перед именем структуры, а не перед именем поля (элемента структуры).

Массивы структур

Структуры могут быть объединены в массивы структур. Объявление массива структур делается аналогично объявлению массива переменных. Например, если нужно хранить информацию о 10 студентах, то объявление массива будет следующим

struct student stud1[10];

Здесь stud1 - имя массива структур, а stud1[0] - это первая структура, stud1[1] - вторая... stud1[9] - десятая структура. Чтобы получить доступ к полю age пятой структуры нужно написать 

stud1[4].age

Чтобы получить доступ к полю kurs первой структуры нужно написать

stud1[0].kurs

Пример программы.

#include <stdio.h>  struct student // определение структуры {     char name[30];     int kurs;     int age; }; void main() {     struct student stud[10]; // объявление массива на 10 структур     int i, n; printf("Количество студентов:");        scanf("%d", &n); // ввод n (число студентов)     for(i=0;i<n;i++)     {         printf("Введите имя:");         scanf("%s", stud[i].name); // ввод имени         printf("Введите возраст:");         scanf("%d", &stud[i].age); // ввод возраста         printf("Введите номер курса:");

        scanf("%d", &stud[i].kurs); // ввод номера курса     } // Вывод     for(i=0;i<n;i++)     {         printf("Студент %sn", stud[i].name);         printf("Курс %dn", stud[i].kurs);         printf("Возраст %dn", stud[i].age);     } }

Структуры – параметры функций

Если функция не изменяет структуру, то такую структуру можно передать по значению.

Если обработка структуры в функции связана с изменением содержимого полей, то такую структуру необходимо передавать по указателю или по ссылке. Доступ к отдельному биту

Если некоторые поля структуры принимают только два значения т.е. используются как флаги, то очень удобно пользоваться полями битов. Поля битов это специальный тип членов структуры, в котором определено, из скольких бит состоит каждый элемент.

Основная форма объявления структуры с битовыми полями:

struct имя_структуры {     тип имя1: длина_в_битах;         тип имя2: длина_в_битах;     ...     тип имяN: длина_в_битах; }

Здесь тип  может быть int, unsigned или signed.

Длина такой структуры всегда кратна восьми. Если определить

struct student {     unsigned status: 1; } stud;

то для переменной stud будет выделено 8 бит, а использоваться будет только один первый бит.

Использование структур

Структуры в С++ используются для логической или физической группировки объектов, имеющих общий контекст. Наиболее очевидным использованием является создание пользовательских типов данных, упрощающих написание, понимание и сопровождение программы.

Использование структур при написании собственных типов данных рекомендуется в том случае, если выполняется ряд условий:

• Создаваемый тип данных не имеет собственного поведения. То есть объект такого типа рассматривается как пассивный набор данных.

• Члены данных создаваемого типа данных не могут находиться во взаимно противоречивом состоянии. То есть любая комбинация значений членов структуры является допустимой.

Для более сложных пользовательских типов данных в языке С++ используются классы.

 Структуры позволяют достаточно эффективно решить вопрос возврата множества значений из функции. Если функция должна вернуть несколько значений в качестве результата, то их достаточно поместить в структуру и возвращать значение указанного типа.

Типичные ошибки при разработке структур

Наиболее часто встречающейся ошибкой является включение в структуру взаимозависимых данных. То есть таких членов, значения которых могут быть вычислены на основании других членов структуры.

 Например, неправильной структурой будет:

1: 2: 3:

struct Line {   vec3   pt1,pt2;   double length; };

 В данном случае член length может быть вычислен на основании pt1 и pt2. Хранение значение length в структуре нарушает вторую рекомендацию по использованию структур. Кроме расхода памяти для хранения избыточной информации программист получает намного более сложную проблему: необходимость синхронизации данных. При каждом изменении любого из членов структуры придётся пересчитывать значение length.