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前言

该笔记内容为书第四章——复合类型，加油加油

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一、结构类型

结构是用户定义的类型，而结构声明定义了这种类型的数据属性。定义了类型后，便可以创建这种类型的变量。因此创建结构包括两步。首先，定义结构描述——它描述并标记了能够存储在结构中的各种数据类型。然后按描述创建结构变量(结构数据对象)。
例如，假设 Bloataire 公司要创建一种类型来描述其生产线上产品的成员。具体地说，这种类型应存储产品名称、容量和售价。下面的结构描述能够满足这些要求:

struct inflatable //structure declaration
{
	char name[20];
	float volume;
	double price;
}

关键字 struct 表明，这些代码定义的是一个结构，因此新类型的名称为inflatable。这样，便可以像创建char 或int 类型的变量那样创建inflatable 类型的变量了。接下来的大括号中包含的是结构存储的数据类型的列表，其中每个列表项都是一条声明语句。这个例子使用了一个适合用于存储字符串的 char 数组、一个 float 和一个 double。列表中的每一项都被称为结构成员，因此infatable结构有3个成员。总之，结构定义指出了新类型(这里是inflatable)的特征。

定义结构后，便可以创建这种类型的变量了:

inflatable hat;//hat is a structure variable of type 
inflatable woopie_cushion;//type inflatable variable
inflatable mainframe;//type inflatable variable

如果熟悉C语言中的结构，则可能已经注意到了，C++允许在声明结构变量时省略关键字struct:

struct inflatable goose;//keyword struct required in C
inflatable vincent;//keyword struct not required in C++

在C++中，结构标记的用法与基本类型名相同。这种变化强调的是，结构声明定义了一种新类型。在
C++中，省略struct不会出错。由于 hat 的类型为 infatable，因此可以使用成员运算符(.)来访问各个成员。例如，hat.volume 指的是结构的 volume 成员，hat.price指的是price 成员。同样，vincent.price是 vincent 变量的 price 成员。总之通过成员名能够访问结构的成员，就像通过索引能够访问数组的元素一样。由于 price 成员被声明为 double类型，因此 hat.price 和 vincent.price 相当于是 double 类型的变量，可以像使用常规 double 变量那样来使用它们。总之,hat 是一个结构,而 hat.price 是一个 double 变量。
顺便说一句,访问类成员函数(如 cin.getline())的方式是从访问结构成员变量(如vincent.price)的方式衍生而来的。

1.在程序中使用结构

#include <iostream>
struct inflatable//structure declaration
{
	char name[20];
	float volume;
	double price;
}

int main()
{
	using namespace std;
	inflatable guest=
	{
		"Glorious Gloria",//name value
		1.88,//volume value
		29.99// price value
	};
	inflatable pal =
	{
		"Audacious Arthur",
		3.12,
		32.99
	};
	cout <<"Expand your guest list with "<< guest.name;
	cout <<"and"<< pal.name << "!\n";
	cout << "You can have both for $";
	cout << guest.price +pal.price << "!\n";
	return 0;
}

结构声明的位置很重要。可以将声明放在 main()函数中，紧跟在开始括号的后面。另一种选择是将声明放到main()的前面，这里采用的便是这种方式，位于函数外面的声明被称为外部声明。对于这个程序来说，两种选择之间没有实际区别。但是对于那些包含两个或更多函数的程序来说，差别很大。外部声明可以被其后面的任何函数使用，而内部声明只能被该声明所属的函数使用。通常应使用外部声明，这样所有函数都可以使用这种类型的结构。

变量也可以在函数内部和外部定义，外部变量由所有的函数共享(这将在第9章做更详细的介绍)。C++不提倡使用外部变量，但提倡使用外部结构声明。另外，在外部声明符号常量通常更合理。

2.C++11结构初始化

与数组一样，C++11也支持将列表初始化用于结构，且等号(=)是可选的:

inflatable duck {"Daphne",0.12,9.98);//can omit the = in C++11

其次，如果大括号内未包含任何东西,各个成员都将被设置为零。例如，下面的声明导致 mayor.volume和 mayor.price 被设置为零，且mayor.name 的每个字节都被设置为零:

inflatable mayor {};

最后，不允许缩窄转换。

3. 结构可以将 string 类作为成员吗

可以，只要使用的编译器支持对以string对象作为成员的结构进行初始化。一定要让结构定义能够访问名称空间std。为此，可以将编译指令using 移到结构定义之前;也可以像前面那样，将name的类型声明为std::string。

4.其他特性

C++使用户定义的类型与内置类型尽可能相似。例如，可以将结构作为参数传递给函数，也可以让函数返回一个结构。另外，还可以使用赋值运算符(=)将结构赋给另一个同类型的结构，这样结构中每个成员都将被设置为另一个结构中相应成员的值，即使成员是数组。这种赋值被称为成员赋值，将在第7章讨论函数时再介绍如何传递和返回结构。
还可以声明没有名称的结构类型，方法是省略名称，同时定义一种结构类型和一个这种类型的变量:

struct// no tag
{
	int x;//2 members
	int y;
}position;// a structure variable

这样将创建一个名为 position的结构变量。可以使用成员运算符来访问它的成员(如position.x)，但这种类型没有名称，因此以后无法创建这种类型的变量。

5.结构数组

inflatable结构包含一个数组(name)。也可以创建元素为结构的数组，方法和创建基本类型数组完全相同。例如，要创建一个包含100个inflatable 结构的数组，可以这样做:
inflatable gifts[100];//array of 100 inflatable structures
这样，gifts 将是一个 inflatable数组，其中的每个元素(如 gifts[0]或gifts[99])都是inflatable 对象，可以与成员运算符一起使用:

cin >>gifts[0].volume;//use volume member of first struct
cout << gifts[99].price << endl;// display price member of last struct

记住，gifts本身是一个数组，而不是结构，因此像gifts.price 这样的表述是无效的。要初始化结构数组，可以结合使用初始化数组的规则(用逗号分隔每个元素的值，并将这些值用花括号括起)和初始化结构的规则(用逗号分隔每个成员的值，并将这些值用花括号括起)。由于数组中的每个元素都是结构，因此可以使用结构初始化的方式来提供它的值。因此，最终结果为一个被括在花括号中、用逗号分隔的值列表，其中每个值本身又是一个被括在花括号中、用逗号分隔的值列表:

//initializing an array of structs
inflatable quests[2]=
{
	{"Bambi",0.5,21.99}// first structure in array
	{"Godzilla",2000,565.99}//next structure in array
}

二、共用体

共用体(union)是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。也就是说，结构可以同时存储 int、long和 double，共用体只能存储 int、long或 double。共用体的句法与结构相似，但含义不同。例如，请看下面的声明:

union one4all
{
	int int_val;
	long long_val;
	double double_val;
};

可以使用one4all 变量来存储int、long或double，条件是在不同的时间进行:

one4all pail;
pail.int_val = 15;//store an int
cout << pail.int_val;
pail.double_val=1.38;//store a double,int value is lost
cout << pail.double_val;

因此，pail 有时可以是 int 变量，而有时又可以是 double 变量。成员名称标识了变量的容量。由于共用体每次只能存储一个值，因此它必须有足够的空间来存储最大的成员，所以，共用体的长度为其最大成员的长度。
共用体的用途之一是，当数据项使用两种或更多种格式(但不会同时使用)时，可节省空间。例如，假设管理一个小商品目录，其中有一些商品的ID 为整数，而另一些的ID为字符串。在这种情况下，可以这样做:

struct widget
{
	char brand[20];
	int type;
	union id
	{
		long id_num;
		char id_char[20];
	}id_val;
};
...
widget prize;
...
if(prize.type ==1)
	cin >>prize.id_val.id_num;
else
	cin >>prize.id_val.id_char;

匿名共用体(anonymousunion)没有名称，其成员将成为位于相同地址处的变量。显然，每次只有一个成员是当前的成员:

struct widget
{
	char brand[20];
	int type;
	union
	{
		long id_num;// type 1 widgets
		char id_char[20];//other widgets
	};
};
...
widget prize;
...
if(prize.type == 1)
	cin >>prize.id_num;
else
	cin >>prize.id_char;

由于共用体是匿名的，因此id_num 和id_char 被视为 prize 的两个成员，它们的地址相同，所以不需要中间标识符 id_val。程序员负责确定当前哪个成员是活动的。共用体常用于(但并非只能用于)节省内存。当前，系统的内存多达数GB甚至数TB，好像没有必要节省内存，但并非所有的C++程序都是为这样的系统编写的。C++还用于嵌入式系统编程，如控制烤箱、MP3 播放器或火星漫步者的处理器。对这些应用程序来说，内存可能非常宝贵。另外，共用体常用于操作系统数据结构或硬件数据结构。

三、枚举

C++的 enum 工具提供了另一种创建符号常量的方式,这种方式可以代替 const。它还允许定义新类型,但必须按严格的限制进行。使用enum的句法与使用结构相似。例如，请看下面的语句:

enum spectrum {red,orange,yellow,green,blue, violet, indigo, ultraviolet};

这条语句完成两项工作。

• 让 spectrum 成为新类型的名称;spectrum 被称为枚举，就像 struct 变量被称为结构一样。
• 将 red、orange、yellow等作为符号常量,它们对应整数值 0~7。这些常量叫作枚举量。

在默认情况下，将整数值赋给枚举量，第一个枚举量的值为0，第二个枚举量的值为1，依次类推。可以通过显式地指定整数值来覆盖默认值，本章后面将介绍如何做。
可以用枚举名来声明这种类型的变量:

spectrum band;//band a variable of type spectrum

枚举变量具有一些特殊的属性：在不进行强制类型转换的情况下，只能将定义枚举时使用的枚举量赋给这种枚举的变量，如下所示:

band =blue;//valid,blue is an enumerator
band =2000;//invalid，2000 not an enumerator

因此，spectrum 变量受到限制，只有8个可能的值。如果试图将一个非法值赋给它，则有些编译器将出现编译器错误，而另一些则发出警告。为获得最大限度的可移植性，应将把非 enum 值赋给 enum 变量视为错误。
对于枚举，只定义了赋值运算符，没有为枚举定义算术运算。
然而，有些实现并没有这种限制,这有可能导致违反类型限制。例如，如果 band的值为 utraviolet(7),则++band(如果有效的话)将把 band增加到8，而对于spectrum 类型来说，8是无效的。
枚举量是整型，可被提升为int类型，但int类型不能自动转换为枚举类型:

int color =blue;//valid,spectrum type promoted to int
band =3;//invalid,int not converted to spectrum
color =3+red;//valid,red converted to int

1.设置枚举量的值

可以使用赋值运算符来显式地设置枚举量的值:

enum bits{one=1,two=2,four=4,eight=8);

指定的值必须是整数。也可以只显式地定义其中一些枚举量的值:

enum bigstep{first,second=100,third};

这里，first在默认情况下为0。后面没有被初始化的枚举量的值将比其前面的枚举量大1。因此，third的值为 101。
最后，可以创建多个值相同的枚举量:

enum{zero,null=0,one,numero_uno=1};

其中，zero和 null 都为0，one和 numero_uno 都为1。在 C++早期的版本中，只能将int 值(或提升为int 的值)赋给枚举量，但这种限制取消了，因此可以使用long甚至longlong 类型的值。

2. 枚举的取值范围

最初，对于枚举来说，只有声明中指出的那些值是有效的。然而，C++现在通过强制类型转换，增加了可赋给枚举变量的合法值。每个枚举都有取值范围(range)，通过强制类型转换，可以将取值范围中的任何整数值赋给枚举变量，即使这个值不是枚举值。例如，假设 bits和myflag 的定义如下:

enum bits{one=1,two=2,four=4,eight =8);
bits myflag;

则下面的代码将是合法的:

myflag = bits(6);//valid,because 6 is in bits range

其中6不是枚举值，但它位于枚举定义的取值范围内。
取值范围的定义如下：要找出上限，需要知道枚举量的最大值。找到大于这个最大值的、最小的2的幂，将它减去1，得到的便是取值范围的上限。
例如，前面定义的bigstep 的最大值枚举值是 101。在2的幂中，比这个数大的最小值为128，因此取值范围的上限为127。要计算下限，需要知道枚举量的最小值。如果它不小于0，则取值范围的下限为0;否则，采用与寻找上限方式相同的方式，但加上负号。例如，如果最小的枚举量为-6，而比它小的、最大的2的幂是-8(加上负号)，因此下限为-7。
选择用多少空间来存储枚举由编译器决定。对于取值范围较小的枚举，使用一个字节或更少的空间；而对于包含long类型值的枚举，则使用4个字节。
C++11扩展了枚举，增加了作用域内枚举(scopedenumeration)，第10章的“类作用域”一节将简要地介绍这种枚举。