c++结构体讲解

 C++ 中，结构体（struct） 是一种用户自定义的数据类型，用于将不同类型的数据（变量）组合在一起，形成一个逻辑整体，方便管理和操作相关联的数据。结构体可以理解为 “数据的集合”，尤其适合表示具有多个属性的实体（如学生、坐标点、汽车等）。

结构体的核心特点：

1. 组合多种数据类型：结构体中可以包含不同类型的成员（如int、string、double等），甚至可以包含其他结构体。
2. 支持成员函数：C++ 中的结构体不仅可以有成员变量，还可以有成员函数（用于操作结构体数据），这一点与class类似（主要区别是默认访问权限：struct默认public，class默认private）。
3. 自定义类型：定义结构体后，可以像内置类型（如int）一样声明变量、作为函数参数或返回值。

结构体的基本用法

1. 结构体的定义

使用struct关键字定义结构体，语法如下：

struct 结构体名 {// 成员变量（属性）数据类型 成员名1;数据类型 成员名2;...// 成员函数（操作）返回值类型 函数名(参数列表) {// 函数体（操作成员变量）}
};

2. 结构体变量的声明与初始化

定义结构体后，可以声明结构体变量，并对其成员初始化。

3. 访问结构体成员

通过 点运算符（.） 访问结构体变量的成员；如果是结构体指针，则通过 箭头运算符（->） 访问。

代码示例

下面通过 3 个示例逐步展示结构体的用法：

示例 1：基础结构体（仅成员变量）

定义一个表示 “二维坐标点” 的结构体，包含x和y坐标，演示变量声明、赋值和访问。

#include <iostream>
using namespace std;// 定义结构体：表示二维坐标点
struct Point {int x;  // x坐标int y;  // y坐标
};int main() {// 声明结构体变量并初始化（方式1：定义时初始化）Point p1 = {3, 4};  // p1的x=3，y=4// 声明结构体变量后单独赋值（方式2：逐个成员赋值）Point p2;p2.x = 5;  // 用.访问成员变量p2.y = 6;// 输出坐标cout << "p1坐标：(" << p1.x << ", " << p1.y << ")" << endl;  // 输出：(3, 4)cout << "p2坐标：(" << p2.x << ", " << p2.y << ")" << endl;  // 输出：(5, 6)return 0;
}

示例 2：带成员函数的结构体

定义一个 “学生” 结构体，包含姓名、年龄、成绩等成员变量，以及用于显示信息和修改成绩的成员函数。

#include <iostream>
#include <string>  // 需包含string头文件
using namespace std;// 定义结构体：表示学生
struct Student {// 成员变量（属性）string name;   // 姓名int age;       // 年龄double score;  // 成绩// 成员函数（操作）：显示学生信息void showInfo() {cout << "姓名：" << name << endl;cout << "年龄：" << age << endl;cout << "成绩：" << score << endl;}// 成员函数：修改成绩void setScore(double newScore) {score = newScore;  // 直接操作成员变量}
};int main() {// 声明学生变量并初始化Student s1 = {"张三", 18, 90.5};// 调用成员函数显示信息cout << "修改前的信息：" << endl;s1.showInfo();  // 输出：姓名：张三  年龄：18  成绩：90.5// 调用成员函数修改成绩s1.setScore(95.0);// 再次显示信息cout << "\n修改后的信息：" << endl;s1.showInfo();  // 输出：姓名：张三  年龄：18  成绩：95.0return 0;
}

示例 3：结构体指针与函数参数

演示结构体指针的使用，以及结构体作为函数参数（值传递 / 引用传递）。

#include <iostream>
using namespace std;// 定义结构体：表示矩形
struct Rectangle {int length;  // 长度int width;   // 宽度
};// 函数：计算矩形面积（结构体值传递）
int getArea(Rectangle rect) {return rect.length * rect.width;
}// 函数：修改矩形尺寸（结构体引用传递，直接修改原变量）
void resize(Rectangle& rect, int newLen, int newWid) {rect.length = newLen;rect.width = newWid;
}int main() {// 声明矩形变量Rectangle rect = {10, 5};  // 长10，宽5// 结构体指针（用->访问成员）Rectangle* pRect = &rect;cout << "初始长度：" << pRect->length << "，初始宽度：" << pRect->width << endl;  // 10,5// 计算面积cout << "初始面积：" << getArea(rect) << endl;  // 10*5=50// 修改尺寸（引用传递）resize(rect, 20, 8);cout << "修改后长度：" << rect.length << "，修改后宽度：" << rect.width << endl;  // 20,8cout << "修改后面积：" << getArea(rect) << endl;  // 20*8=160return 0;
}

总结

结构体是 C++ 中组织关联数据的重要工具，通过将变量和操作函数封装在一起，使代码更清晰、逻辑更紧凑。它与类（class）的核心功能类似，主要差异在于默认访问权限（struct默认public，class默认private），实际开发中可根据需求选择使用。

示例二详解：

在 void setScore(double newScore) 这个成员函数中，double newScore 是一个函数参数，它的作用和可传入的数据类型可以从两方面理解：

1. 可以传入什么数据？

double 是 C++ 中的双精度浮点数类型，因此 newScore 可以接收以下几类数据：

• double 类型的字面量（带小数点的数值）：比如 95.0、88.5、100.0 等（示例中传入的 95.0 就是这类）。

• int 类型的整数：C++ 会自动进行隐式类型转换，将整数转换为对应的 double 类型。例如传入 90，会被自动转为 90.0。

• 其他可转换为 double 的类型：比如 float 类型（单精度浮点数），也会被隐式转换为 double 后传入（但 double 精度更高，更适合表示成绩这类可能带小数的数据）。

2. 这个参数的作用是什么？

newScore 的核心作用是传递一个 “新的成绩值”，供 setScore 函数使用，最终目的是更新结构体 Student 中的 score 成员变量。

具体来说：

• 当调用 s1.setScore(95.0) 时，95.0 会被传递给 newScore，函数内部通过 score = newScore 将 s1 的 score 从原来的 90.5 改成 95.0。

• 这种通过函数修改成员变量的方式，体现了 “封装” 的思想（即使当前 score 是 public 的，后续如果将 score 改为 private，仍可通过 setScore 安全修改，避免直接暴露成员变量）。

总结

double newScore 是一个接收 “新成绩” 的参数，可传入小数（double）、整数（int 等可转换类型），作用是将新的成绩值传递给函数，用于更新学生对象的成绩。

示例三详解：

在函数 int getArea(Rectangle rect) 中，结构体 Rectangle 作为参数的传递方式是值传递（pass-by-value）。这种传递方式的核心是 “复制原结构体的数据，函数内部操作副本，不影响原结构体”。下面详细拆解其传递步骤和作用：

一、结构体值传递的详细步骤

假设在 main 函数中调用 getArea(rect)（其中 rect 是已初始化的 Rectangle 变量，length=10，width=5），整个传递和执行过程如下：

步骤 1：调用函数时，创建结构体参数的 “副本”

当执行 getArea(rect) 时，编译器会为函数参数 rect（形参）创建一个全新的、与实参 rect 完全相同的副本。

• 复制规则：对结构体的每个成员变量逐一复制（即 “浅拷贝”）。这里会将实参 rect 的 length（10）复制到形参 rect 的 length，将实参的 width（5）复制到形参的 width。
• 此时内存中存在两个独立的 Rectangle 变量：原变量 rect（在 main 函数中）和形参副本 rect（在 getArea 函数的栈空间中）。

步骤 2：函数内部使用副本进行计算

getArea 函数内部的逻辑 return rect.length * rect.width，实际操作的是步骤 1 中创建的副本：

• 副本的 length=10，width=5，因此计算结果为 10*5=50。

步骤 3：函数执行结束，副本被销毁

getArea 函数返回结果（50）后，其栈空间中的形参副本（结构体 rect）会被自动释放（内存回收），不会残留。

关键结论：

整个过程中，原结构体变量 rect（在 main 中）没有任何改变，因为函数操作的是它的副本。

二、结构体值传递的作用

这种传递方式的设计目的和适用场景如下：

1. 保护原数据不被修改

值传递中，函数内部对形参（副本）的任何修改都不会影响实参（原结构体）。

• 例如，即使在 getArea 中添加 rect.length = 100，原 main 函数中的 rect.length 仍然是 10（因为修改的是副本）。
• 这对 getArea 这类 “只读” 函数（仅需使用结构体数据，无需修改）非常重要，能避免原数据被意外篡改。

2. 适合 “小结构体” 的传递

当结构体成员较少（如 Rectangle 只有两个 int 成员）时，复制副本的开销（内存和时间）很小，值传递高效且直观。

3. 符合 “函数独立性” 原则

函数的计算结果仅依赖于输入的参数（副本），不依赖外部变量的状态，也不影响外部变量，使函数更独立、易维护。

在函数 void resize(Rectangle& rect, int newLen, int newWid) 中，结构体 Rectangle 作为参数的传递方式是引用传递（pass-by-reference）。引用本质是 “变量的别名”，因此引用传递的核心是 “直接操作原结构体变量，不创建副本”。下面详细说明其传递步骤和作用：

一、结构体引用传递的详细步骤

假设在 main 函数中调用 resize(rect, 20, 8)（其中 rect 是原结构体变量，初始 length=10，width=5），整个过程如下：

步骤 1：函数调用时，为原结构体创建 “别名”

当执行 resize(rect, 20, 8) 时，函数的第一个参数 Rectangle& rect（形参）会成为实参 rect（原结构体变量）的别名。

• 这里的 “引用”（&）表示形参 rect 不是新的变量，而是直接绑定到实参 rect 上，两者共享同一块内存空间。
• 此时内存中不会创建任何副本，形参和实参指向同一个 Rectangle 结构体（地址相同）。

步骤 2：函数内部直接修改原结构体的成员

函数内部的代码 rect.length = newLen; rect.width = newWid; 看似操作的是形参 rect，但由于形参是原变量的别名，实际修改的是原结构体 rect 的成员：

• newLen=20 被赋值给 rect.length，原结构体的长度从 10 变为 20；
• newWid=8 被赋值给 rect.width，原结构体的宽度从 5 变为 8。

步骤 3：函数执行结束，引用失效但原结构体已被修改

resize 函数执行完毕后，形参的引用（别名）会被销毁（不再作为原变量的别名），但原结构体 rect 已经被永久修改（length=20，width=8）。

二、结构体引用传递的作用

引用传递的设计完全是为了满足 “需要修改原结构体” 的场景，具体作用如下：

1. 直接修改原结构体变量

这是引用传递最核心的作用。resize 函数的目的是 “调整原矩形的尺寸”，而引用传递允许函数直接操作原变量，无需通过指针间接访问，修改结果能直接反映到原结构体上。

• 如果改用值传递（void resize(Rectangle rect, ...)），函数内部修改的只是副本，原结构体不会有任何变化，无法实现 “调整尺寸” 的功能。

2. 避免结构体复制的开销

当结构体成员较多或包含大型数据（如长字符串、数组等）时，值传递会复制整个结构体（逐个成员复制），导致额外的内存占用和时间消耗。

• 引用传递无需复制，直接绑定原变量，能显著提高效率（尤其对大型结构体）。
• 示例中的 Rectangle 只有两个 int 成员，复制开销很小，但换成包含 100 个成员的结构体时，引用传递的优势会非常明显。

3. 代码更简洁、易读

相比指针传递（如 void resize(Rectangle* rect, ...)），引用传递无需使用 * 解引用或 -> 访问成员，语法更接近直接操作变量，代码更直观。

• 例如：引用传递用 rect.length 访问成员，而指针传递需要 rect->length，引用的写法更简洁。

4. 保证参数的 “可读性”（非空性）

引用必须绑定到一个已存在的变量（不能为 nullptr），而指针可能为空（nullptr）。因此使用引用传递可以避免函数内部判断指针是否为空的额外逻辑，减少出错风险。

对比：引用传递与值传递的核心差异

传递方式	传递方式	能否修改原变量	适用场景
值传递	是（复制实参）	不能	仅需读取数据，不修改原变量（如 getArea）
引用传递	否（绑定原变量）	能	需要修改原变量（如 resize）

总结

resize 函数中结构体的引用传递步骤是：绑定原结构体为别名→直接修改原结构体成员→函数结束后原结构体已更新；核心作用是：实现对原结构体的修改，同时避免复制开销，让代码更简洁高效，非常适合需要 “修改输入参数” 的场景。