C++ 结构体和联合体

1.结构体

结构体是一种特殊形态的类，它和类一样，可以有自己的数据成员和函数成员，可以有自己的构造函数和析构函数，可以控制访问权限，可以继承，支持包含多态，结构体定义的语法和类的定义语法几乎一样。结构体和类的唯一区别在于，结构体和类具有不同的默认访问控制属性：在类中，对于未指定访问控制属性的成员，其访问控制属性为私有类型（private）；在结构体中，对于未指定任何访问控制属性的成员，其访问控制属性为公有类型（public）。因此，在结构体定义中，如果把公有成员放在最前面，则最前面的“public：”可以省去，结构体可以按照如下语法定义：

struct 结构体名称
{公有成员
protected:保护型成员
private:私有成员
};

虽然结构体和类的功能完全相同，只是在形式上有细微的差异，但是为了保持和C程序的兼容性，C++还要引入结构体。
C语言只有结构体，而没有类，C语言结构体中只允许定义数据成员，不允许定义函数成员，而且C语言没有访问控制属性的概念，结构体的全部成员是公有的。C语言的结构体是为面向过程的程序服务的，并不能满足面向对象程序设计的要求，因此C++为C语言的结构体引入了成员函数、访问权限控制、继承、包含多态等面向对象特性。但由于用structure一词来表示这种具有面向对象特性的抽象数据类型不再贴切，另外C语言中struct所留下的根深蒂固的影响，C++在struct之外引入了另外的关键字——class，并且把它作为定义抽象数据类型的首选关键字。但为了保持和C程序的兼容性，C++保留了struct关键字，并规定结构体的默认访问控制权限为公有类型。
类和结构体并存，在编写C++程序时，是否还需要使用结构体是一个代码风格的问题，如果完全不使用结构体也丝毫不会影响程序的表达能力。
与类不同，对于结构体，人们习惯将数据成员设置为公共的。有时在程序中需要定义一些数据类型，它们并没有声明操作，定义它们的目的只是将一些不同类型的数据组合成一个整体，从而方便地保村数据，这样的类型不妨定义为结构体。如果用类来定义，为了遵循“将数据成员设置为私有”的习惯，需要为每个数据成员编写专门的函数成员来读取和改写各个属性，反而比较麻烦。
如果一个结构体的全部数据成员都是公共的，并且没有用户定义的构造函数，没有基类和虚函数，这个结构体的变量可以用下面的语法形式赋初值：

类型名 变量名={成员数据1初值，成员数据2初值,...}；

在语言规则上，满足以上条件的类对象也可以用同样的方式赋初值，不过由于习惯将类的数据成员设置为私有的，因此类一般不满足以上条件。通过以上形式为结构体变量初始化，是使用结构体的另一个方便之处。
【例】用结构体表示学生信息

#include<iostream>
using namespace std;
struct Student //学生信息结构体
{int num;//学号string name;//姓名，字符串对象char sex;//性别int age;//年龄
};int main()
{Student stu = { 1001,"张三",'M',23 };cout << "Num:" << stu.num << endl;cout << "Name:" << stu.name << endl;cout << "Sex:" << stu.sex << endl;cout << "Age:" << stu.age << endl;return 0;
}

运行结果：

本程序中，Student结构体中有的成员是string类型的，string是标准C++中预定义的一个类，专用于存放字符串。

1.联合体

有时，一组数据中任何两个数据不会同时有效。例如，如果需要存储一个学生的各门课程的成绩，有些课程是等级制的，需要用一个字符来存储它的等级，有些课程只记“通过”和“不通过”，需要用一个布尔值来表示是否通过，而另一些课程的成绩是百分制的，需要用一个整数来存储它的分数，这个课程的成绩就可以用一个联合体来表示。
联合体是一种特殊形态的类，它可以有自己的数据成员和函数成员，可以有自己的构造函数和析构函数，可以控制访问权限。与结构体一样，联合体也是C语言继承而来的，因此它的默认访问控制权限也是公有类型的。**联合体的全部数据成员共享同一组内存单元。**联合体定义的语法形式如下：

union 联合体名称
{
公有成员
protected：保护型成员
private：私有成员
};

例如，成绩这个联合体可以声明如下：

union Mark
{char grade;//等级制的成绩bool pass;//只记是否通过的成绩int percent;//百分制成绩
};

联合体Mark的类型变量的存储结构如下图所示：

正是由于联合体的成员共用相同的内存单元，联合体变量中的成员同时至多只有一个是有意义的。另外，不同数据单元共用相同内存单元的特性，联合体有下面一些限制：
（1）联合体的各个对象成员，不能有自定义的构造函数、自定义的析构函数和重载的拷贝赋值运算符，不仅联合体的对象成员不能有这些函数，这些对象成员的对象成员也不能有。
（2）联合体不能继承，因而也不支持包含多态。
一般只用联合体来存储一些公有数据，而不为它定义函数成员。
联合体可以不声明名称，称为无名联合体。无名联合体没有标记名，只是声明一个成员项的集合，这些成员项具有相同的内存地址，可以由成员项的名字直接访问。
例如，声明无名联合体如下：

union
{int i;float f;
};

在程序中可以这样使用：

i=10;
f=2.2;

无名联合体通常用作类或结构体的内嵌成员
【例】使用联合体保存成绩信息，并且输出

class ExamInfo
{
public:
//3种构造函数，分别用等级、是否通过和百分制来初始化ExamInfo(string name, char grade) :m_name(name), mode(GRADE), m_grade(grade) {}ExamInfo(string name,bool pass):m_name(name), mode(PASS),m_pass(pass){}ExamInfo(string name, int percent):m_name(name), mode(PERCENTAGE),m_percent(percent){}void Show();
private:string m_name;  //课程名称enum{GRADE,PASS,PERCENTAGE}mode;   //采用哪种计分方式union{char m_grade;  //等级制的成绩bool m_pass;   //是否通过int m_percent;   //百分制的成绩};
};
void ExamInfo::Show()
{cout << m_name << ":";switch (mode){case GRADE:cout << m_grade;break;case PASS:cout << (m_pass ? "Pass" : "Fall");break;case PERCENTAGE:cout << m_percent;break;}cout << endl;
}
int main()
{ExamInfo c1("English", 'B');ExamInfo c2("Chinese", true);ExamInfo c3("C++程序设计", 85);c1.Show();c2.Show();c3.Show();return 0;
}

运行结果：