C++ 数据结构
C/C++ 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，但是
结构
是 C++ 中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。
结构用于表示一条记录，假设您想要跟踪图书馆中书本的动态，您可能需要跟踪每本书的下列属性：
- Title ：标题
- Author ：作者
- Subject ：类目
- Book ID ：书的 ID
定义结构
定义结构
为了定义结构，您必须使用 struct 语句。struct 语句定义了一个包含多个成员的新的数据类型，struct 语句的格式如下：
struct type_name {
member_type1 member_name1;
member_type2 member_name2;
member_type3 member_name3;
.
.
} object_names;
type_name 是结构体类型的名称，member_type1 member_name1 是标准的变量定义，比如 int i; 或者 float f; 或者其他有效的变量定义。在结构定义的末尾，最后一个分号之前，您可以指定一个或多个结构变量，这是可选的。下面是声明一个结构体类型 Books，变量为 book：
struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
} book;
访问结构成员
为了访问结构的成员，我们使用成员访问运算符（.）。成员访问运算符是结构变量名称和我们要访问的结构成员之间的一个句号。
下面的实例演示了结构的用法：
实例
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 声明一个结构体类型 Books
struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
};
int main( )
{
Books Book1; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
Books Book2; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book2
// Book1 详述
strcpy( Book1.title, “C++ 教程”);
strcpy( Book1.author, “Runoob”);
strcpy( Book1.subject, “编程语言”);
Book1.book_id = 12345;
// Book2 详述
strcpy( Book2.title, “CSS 教程”);
strcpy( Book2.author, “Runoob”);
strcpy( Book2.subject, “前端技术”);
Book2.book_id = 12346;
// 输出 Book1 信息
cout << “第一本书标题 : ” << Book1.title <<endl;
cout << “第一本书作者 : ” << Book1.author <<endl;
cout << “第一本书类目 : ” << Book1.subject <<endl;
cout << “第一本书 ID : ” << Book1.book_id <<endl;
// 输出 Book2 信息
cout << “第二本书标题 : ” << Book2.title <<endl;
cout << “第二本书作者 : ” << Book2.author <<endl;
cout << “第二本书类目 : ” << Book2.subject <<endl;
cout << “第二本书 ID : ” << Book2.book_id <<endl;
return 0;
}
实例中定义了结构体类型 Books 及其两个变量 Book1 和 Book2。当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
第一本书标题 : C++ 教程
第一本书作者 : Runoob
第一本书类目 : 编程语言
第一本书 ID : 12345
第二本书标题 : CSS 教程
第二本书作者 : Runoob
第二本书类目 : 前端技术
第二本书 ID : 12346
结构作为函数参数
您可以把结构作为函数参数，传参方式与其他类型的变量或指针类似。您可以使用上面实例中的方式来访问结构变量：
实例
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
void printBook( struct Books book );
// 声明一个结构体类型 Books
struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
};
int main( )
{
Books Book1; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
Books Book2; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book2
// Book1 详述
strcpy( Book1.title, “C++ 教程”);
strcpy( Book1.author, “Runoob”);
strcpy( Book1.subject, “编程语言”);
Book1.book_id = 12345;
// Book2 详述
strcpy( Book2.title, “CSS 教程”);
strcpy( Book2.author, “Runoob”);
strcpy( Book2.subject, “前端技术”);
Book2.book_id = 12346;
// 输出 Book1 信息
printBook( Book1 );
// 输出 Book2 信息
printBook( Book2 );
return 0;
}
void printBook( struct Books book )
{
cout << “书标题 : ” << book.title <<endl;
cout << “书作者 : ” << book.author <<endl;
cout << “书类目 : ” << book.subject <<endl;
cout << “书 ID : ” << book.book_id <<endl;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
书标题 : C++ 教程
书作者 : Runoob
书类目 : 编程语言
书 ID : 12345
书标题 : CSS 教程
书作者 : Runoob
书类目 : 前端技术
书 ID : 12346
指向结构的指针
您可以定义指向结构的指针，方式与定义指向其他类型变量的指针相似，如下所示：
struct Books *struct_pointer;
现在，您可以在上述定义的指针变量中存储结构变量的地址。为了查找结构变量的地址，请把 & 运算符放在结构名称的前面，如下所示：
struct_pointer = &Book1;
为了使用指向该结构的指针访问结构的成员，您必须使用 -> 运算符，如下所示：
struct_pointer->title;
让我们使用结构指针来重写上面的实例，这将有助于您理解结构指针的概念：
实例
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
void printBook( struct Books *book );
struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
};
int main( )
{
Books Book1; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book1
Books Book2; // 定义结构体类型 Books 的变量 Book2
// Book1 详述
strcpy( Book1.title, “C++ 教程”);
strcpy( Book1.author, “Runoob”);
strcpy( Book1.subject, “编程语言”);
Book1.book_id = 12345;
// Book2 详述
strcpy( Book2.title, “CSS 教程”);
strcpy( Book2.author, “Runoob”);
strcpy( Book2.subject, “前端技术”);
Book2.book_id = 12346;
// 通过传 Book1 的地址来输出 Book1 信息
printBook( &Book1 );
// 通过传 Book2 的地址来输出 Book2 信息
printBook( &Book2 );
return 0;
}
// 该函数以结构指针作为参数
void printBook( struct Books *book )
{
cout << “书标题 : ” << book->title <<endl;
cout << “书作者 : ” << book->author <<endl;
cout << “书类目 : ” << book->subject <<endl;
cout << “书 ID : ” << book->book_id <<endl;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
书标题 : C++ 教程
书作者 : Runoob
书类目 : 编程语言
书 ID : 12345
书标题 : CSS 教程
书作者 : Runoob
书类目 : 前端技术
书 ID : 12346
typedef 关键字
下面是一种更简单的定义结构的方式，您可以为创建的类型取一个”别名”。例如：
typedef struct Books
{
char title[50];
char author[50];
char subject[100];
int book_id;
}Books;
现在，您可以直接使用 Books 来定义 Books 类型的变量，而不需要使用 struct 关键字。下面是实例：
Books Book1, Book2;
您可以使用 typedef 关键字来定义非结构类型，如下所示：
typedef long int *pint32;
pint32 x, y, z;
x, y 和 z 都是指向长整型 long int 的指针。
C++ 修饰符类型
C++ 允许在 char、int 和 double 数据类型前放置修饰符。修饰符用于改变基本类型的含义，所以它更能满足各种情境的需求。
下面列出了数据类型修饰符：
signed
unsigned
long
short
修饰符 signed、unsigned、long 和 short 可应用于整型，signed 和 unsigned 可应用于字符型，long 可应用于双精度型。
修饰符 signed 和 unsigned 也可以作为 long 或 short 修饰符的前缀。例如：unsigned long int。
C++ 允许使用速记符号来声明无符号短整数或无符号长整数。您可以不写 int，只写单词 unsigned、short 或 long，int 是隐含的。例如，下面的两个语句都声明了无符号整型变量。
unsigned x;
unsigned int y;
为了理解 C++ 解释有符号整数和无符号整数修饰符之间的差别，我们来运行一下下面这个短程序：
实例
#include <iostream>
using namespace std;
/*
* 这个程序演示了有符号整数和无符号整数之间的差别
*/
int main()
{
short int i; // 有符号短整数
short unsigned int j; // 无符号短整数
j = 50000;
i = j;
cout << i << ” ” << j;
return 0;
}
当上面的程序运行时，会输出下列结果：
-15536 50000
上述结果中，无符号短整数 50,000 的位模式被解释为有符号短整数 -15,536。
C++ 中的类型限定符
类型限定符提供了变量的额外信息。
限定符 含义
const const 类型的对象在程序执行期间不能被修改改变。
volatile 修饰符 volatile 告诉编译器不需要优化volatile声明的变量，让程序可以直接从内存中读取变量。对于一般的变量编译器会对变量进行优化，将内存中的变量值放在寄存器中以加快读写效率。
restrict 由 restrict 修饰的指针是唯一一种访问它所指向的对象的方式。只有 C99 增加了新的类型限定符 restrict。
C++ 运算符
运算符是一种告诉编译器执行特定的数学或逻辑操作的符号。C++ 内置了丰富的运算符，并提供了以下类型的运算符：
算术运算符
关系运算符
逻辑运算符
位运算符
赋值运算符
杂项运算符
本章将逐一介绍算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符和其他运算符。
算术运算符
下表显示了 C++ 支持的算术运算符。
假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，则：
运算符 描述 实例
+ 把两个操作数相加 A + B 将得到 30
– 从第一个操作数中减去第二个操作数 A – B 将得到 -10
* 把两个操作数相乘 A * B 将得到 200
/ 分子除以分母 B / A 将得到 2
% 取模运算符，整除后的余数 B % A 将得到 0
++ 自增运算符，整数值增加 1 A++ 将得到 11
— 自减运算符，整数值减少 1 A– 将得到 9
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中可用的算术运算符。
复制并粘贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 21;
int b = 10;
int c;
c = a + b;
cout << “Line 1 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a – b;
cout << “Line 2 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a * b;
cout << “Line 3 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a / b;
cout << “Line 4 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a % b;
cout << “Line 5 – c 的值是 ” << c << endl ;
int d = 10; // 测试自增、自减
c = d++;
cout << “Line 6 – c 的值是 ” << c << endl ;
d = 10; // 重新赋值
c = d–;
cout << “Line 7 – c 的值是 ” << c << endl ;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
Line 1 – c 的值是 31
Line 2 – c 的值是 11
Line 3 – c 的值是 210
Line 4 – c 的值是 2
Line 5 – c 的值是 1
Line 6 – c 的值是 10
Line 7 – c 的值是 10
关系运算符
下表显示了 C++ 支持的关系运算符。
假设变量 A 的值为 10，变量 B 的值为 20，则：
运算符 描述 实例
== 检查两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。 (A == B) 不为真。
!= 检查两个操作数的值是否相等，如果不相等则条件为真。 (A != B) 为真。
> 检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是则条件为真。 (A > B) 不为真。
< 检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是则条件为真。 (A < B) 为真。
>= 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。 (A >= B) 不为真。
<= 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是则条件为真。 (A <= B) 为真。
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中可用的关系运算符。
复制并黏贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 21;
int b = 10;
int c ;
if( a == b )
{
cout << “Line 1 – a 等于 b” << endl ;
}
else
{
cout << “Line 1 – a 不等于 b” << endl ;
}
if ( a < b )
{
cout << “Line 2 – a 小于 b” << endl ;
}
else
{
cout << “Line 2 – a 不小于 b” << endl ;
}
if ( a > b )
{
cout << “Line 3 – a 大于 b” << endl ;
}
else
{
cout << “Line 3 – a 不大于 b” << endl ;
}
/* 改变 a 和 b 的值 */
a = 5;
b = 20;
if ( a <= b )
{
cout << “Line 4 – a 小于或等于 b” << endl ;
}
if ( b >= a )
{
cout << “Line 5 – b 大于或等于 a” << endl ;
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
Line 1 – a 不等于 b
Line 2 – a 不小于 b
Line 3 – a 大于 b
Line 4 – a 小于或等于 b
Line 5 – b 大于或等于 a
逻辑运算符
下表显示了 C++ 支持的关系逻辑运算符。
假设变量 A 的值为 1，变量 B 的值为 0，则：
运算符 描述 实例
&& 称为逻辑与运算符。如果两个操作数都 true，则条件为 true。 (A && B) 为 false。
|| 称为逻辑或运算符。如果两个操作数中有任意一个 true，则条件为 true。 (A || B) 为 true。
! 称为逻辑非运算符。用来逆转操作数的逻辑状态，如果条件为 true 则逻辑非运算符将使其为 false。 !(A && B) 为 true。
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中可用的逻辑运算符。
复制并黏贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 5;
int b = 20;
int c ;
if ( a && b )
{
cout << “Line 1 – 条件为真”<< endl ;
}
if ( a || b )
{
cout << “Line 2 – 条件为真”<< endl ;
}
/* 改变 a 和 b 的值 */
a = 0;
b = 10;
if ( a && b )
{
cout << “Line 3 – 条件为真”<< endl ;
}
else
{
cout << “Line 4 – 条件不为真”<< endl ;
}
if ( !(a && b) )
{
cout << “Line 5 – 条件为真”<< endl ;
}
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
Line 1 – 条件为真
Line 2 – 条件为真
Line 4 – 条件不为真
Line 5 – 条件为真
位运算符
位运算符作用于位，并逐位执行操作。&、 | 和 ^ 的真值表如下所示：
p q p & q p | q p ^ q
0 0 0 0 0
0 1 0 1 1
1 1 1 1 0
1 0 0 1 1
假设如果 A = 60，且 B = 13，现在以二进制格式表示，它们如下所示：
A = 0011 1100
B = 0000 1101
—————–
A&B = 0000 1100
A|B = 0011 1101
A^B = 0011 0001
~A = 1100 0011
下表显示了 C++ 支持的位运算符。假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：
运算符 描述 实例
&
按位与操作，按二进制位进行”与”运算。运算规则：
0&0=0;
0&1=0;
1&0=0;
1&1=1; (A & B) 将得到 12，即为 0000 1100
|
按位或运算符，按二进制位进行”或”运算。运算规则：
0|0=0;
0|1=1;
1|0=1;
1|1=1; (A | B) 将得到 61，即为 0011 1101
^
异或运算符，按二进制位进行”异或”运算。运算规则：
0^0=0;
0^1=1;
1^0=1;
1^1=0; (A ^ B) 将得到 49，即为 0011 0001
~
取反运算符，按二进制位进行”取反”运算。运算规则：
~1=-2;
~0=-1; (~A ) 将得到 -61，即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。
<< 二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。 A << 2 将得到 240，即为 1111 0000
>> 二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。 A >> 2 将得到 15，即为 0000 1111
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中可用的位运算符。
复制并黏贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
unsigned int a = 60; // 60 = 0011 1100
unsigned int b = 13; // 13 = 0000 1101
int c = 0;
c = a & b; // 12 = 0000 1100
cout << “Line 1 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a | b; // 61 = 0011 1101
cout << “Line 2 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a ^ b; // 49 = 0011 0001
cout << “Line 3 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = ~a; // -61 = 1100 0011
cout << “Line 4 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a << 2; // 240 = 1111 0000
cout << “Line 5 – c 的值是 ” << c << endl ;
c = a >> 2; // 15 = 0000 1111
cout << “Line 6 – c 的值是 ” << c << endl ;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
Line 1 – c 的值是 12
Line 2 – c 的值是 61
Line 3 – c 的值是 49
Line 4 – c 的值是 -61
Line 5 – c 的值是 240
Line 6 – c 的值是 15
赋值运算符
下表列出了 C++ 支持的赋值运算符：
运算符 描述 实例
= 简单的赋值运算符，把右边操作数的值赋给左边操作数 C = A + B 将把 A + B 的值赋给 C
+= 加且赋值运算符，把右边操作数加上左边操作数的结果赋值给左边操作数 C += A 相当于 C = C + A
-= 减且赋值运算符，把左边操作数减去右边操作数的结果赋值给左边操作数 C -= A 相当于 C = C – A
*= 乘且赋值运算符，把右边操作数乘以左边操作数的结果赋值给左边操作数 C *= A 相当于 C = C * A
/= 除且赋值运算符，把左边操作数除以右边操作数的结果赋值给左边操作数 C /= A 相当于 C = C / A
%= 求模且赋值运算符，求两个操作数的模赋值给左边操作数 C %= A 相当于 C = C % A
<<= 左移且赋值运算符 C <<= 2 等同于 C = C << 2
>>= 右移且赋值运算符 C >>= 2 等同于 C = C >> 2
&= 按位与且赋值运算符 C &= 2 等同于 C = C & 2
^= 按位异或且赋值运算符 C ^= 2 等同于 C = C ^ 2
|= 按位或且赋值运算符 C |= 2 等同于 C = C | 2
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中可用的赋值运算符。
复制并黏贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 21;
int c ;
c = a;
cout << “Line 1 – = 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c += a;
cout << “Line 2 – += 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c -= a;
cout << “Line 3 – -= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c *= a;
cout << “Line 4 – *= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c /= a;
cout << “Line 5 – /= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c = 200;
c %= a;
cout << “Line 6 – %= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c <<= 2;
cout << “Line 7 – <<= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c >>= 2;
cout << “Line 8 – >>= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c &= 2;
cout << “Line 9 – &= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c ^= 2;
cout << “Line 10 – ^= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
c |= 2;
cout << “Line 11 – |= 运算符实例，c 的值 = : ” <<c<< endl ;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
Line 1 – = 运算符实例，c 的值 = 21
Line 2 – += 运算符实例，c 的值 = 42
Line 3 – -= 运算符实例，c 的值 = 21
Line 4 – *= 运算符实例，c 的值 = 441
Line 5 – /= 运算符实例，c 的值 = 21
Line 6 – %= 运算符实例，c 的值 = 11
Line 7 – <<= 运算符实例，c 的值 = 44
Line 8 – >>= 运算符实例，c 的值 = 11
Line 9 – &= 运算符实例，c 的值 = 2
Line 10 – ^= 运算符实例，c 的值 = 0
Line 11 – |= 运算符实例，c 的值 = 2
杂项运算符
下表列出了 C++ 支持的其他一些重要的运算符。
运算符 描述
sizeof sizeof 运算符返回变量的大小。例如，sizeof(a) 将返回 4，其中 a 是整数。
Condition ? X : Y 条件运算符。如果 Condition 为真 ? 则值为 X : 否则值为 Y。
, 逗号运算符会顺序执行一系列运算。整个逗号表达式的值是以逗号分隔的列表中的最后一个表达式的值。
.（点）和 ->（箭头） 成员运算符用于引用类、结构和共用体的成员。
Cast 强制转换运算符把一种数据类型转换为另一种数据类型。例如，int(2.2000) 将返回 2。
& 指针运算符 & 返回变量的地址。例如 &a; 将给出变量的实际地址。
* 指针运算符 * 指向一个变量。例如，*var; 将指向变量 var。
C++ 中的运算符优先级
运算符的优先级确定表达式中项的组合。这会影响到一个表达式如何计算。某些运算符比其他运算符有更高的优先级，例如，乘除运算符具有比加减运算符更高的优先级。
例如 x = 7 + 3 * 2，在这里，x 被赋值为 13，而不是 20，因为运算符 * 具有比 + 更高的优先级，所以首先计算乘法 3*2，然后再加上 7。
下表将按运算符优先级从高到低列出各个运算符，具有较高优先级的运算符出现在表格的上面，具有较低优先级的运算符出现在表格的下面。在表达式中，较高优先级的运算符会优先被计算。
类别 运算符 结合性
后缀 () [] -> . ++ – – 从左到右
一元 + – ! ~ ++ – – (type)* & sizeof 从右到左
乘除 * / % 从左到右
加减 + – 从左到右
移位 << >> 从左到右
关系 < <= > >= 从左到右
相等 == != 从左到右
位与 AND & 从左到右
位异或 XOR ^ 从左到右
位或 OR | 从左到右
逻辑与 AND && 从左到右
逻辑或 OR || 从左到右
条件 ?: 从右到左
赋值 = += -= *= /= %=>>= <<= &= ^= |= 从右到左
逗号 , 从左到右
实例
请看下面的实例，了解 C++ 中运算符的优先级。
复制并黏贴下面的 C++ 程序到 test.cpp 文件中，编译并运行程序。
对比有括号和没有括号时的区别，这将产生不同的结果。因为 ()、 /、 * 和 + 有不同的优先级，高优先级的操作符将优先计算。
实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int a = 20;
int b = 10;
int c = 15;
int d = 5;
int e;
e = (a + b) * c / d; // ( 30 * 15 ) / 5
cout << “(a + b) * c / d 的值是 ” << e << endl ;
e = ((a + b) * c) / d; // (30 * 15 ) / 5
cout << “((a + b) * c) / d 的值是 ” << e << endl ;
e = (a + b) * (c / d); // (30) * (15/5)
cout << “(a + b) * (c / d) 的值是 ” << e << endl ;
e = a + (b * c) / d; // 20 + (150/5)
cout << “a + (b * c) / d 的值是 ” << e << endl ;
return 0;
}
当上面的代码被编译和执行时，它会产生以下结果：
(a + b) * c / d 的值是 90
((a + b) * c) / d 的值是 90
(a + b) * (c / d) 的值是 90
a + (b * c) / d 的值是 50