C++结构体入门与实战案例详解

结构体的基础创建与初始化

结构体（struct）允许将不同类型的数据组合在一起。在C++中，我们可以通过 struct 关键字来定义。在使用字符数组存储字符串时，需要注意内存安全，推荐使用 strcpy_s；而使用 string 类则更加便捷。

以下是两种常见的结构体定义及其初始化方式：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

struct User {
    char name[20];
    char sex[5];
    int age;
};

struct Student {
    string name;
    int age;
    int score;
} stu; // 第二种：声明变量并定义

在主函数中，我们可以通过成员访问运算符 . 进行赋值和打印。对于静态数组成员，需使用库函数复制字符串；对于 std::string 类型，可以直接赋值。

int main() {
    struct User u1;
    strcpy_s(u1.name, "肥学"); // 建议使用 strcpy_s 替代 strcpy
    u1.age = 12;
    strcpy_s(u1.sex, "男");
    
    cout << "name:" << u1.name << " age:" << u1.age << " sex:" << u1.sex << endl;
    
    struct Student s;
    s.name = "鸣人";
    s.age = 20;
    s.score = 80;
    cout << "Student Info - name:" <<s.name << " age:" << s.age << " score:" << s.score << endl;

    // 聚合初始化
    struct Student s2={ "pte", 20, 56 };
    struct User u2 = { "pter","男", 20 };
}

结构体的高级操作

第1步：嵌套结构与指针/引用传递

结构体内部可以包含其他结构体。在函数传参时，除了直接拷贝对象，使用指针或引用可以减少开销并修改原值。

• 地址传递（指针）：使用 & 取地址，函数内通过 -> 或 (*ptr).member 访问。
• 引用传递：使用 & 符号，函数内像普通对象一样直接访问成员。

struct Friend {
    string name;
    int age;
    string sex;
};

struct User {
    string name;
    int age;
    string sex;
    Friend f; // 嵌套结构体
};

void addFriend(User* u) { // 指针传递
    Friend f = { "fei", 20, "men" };
    u->f = f;
}

void addF2(User& u) { // 引用传递
    Friend f = { "xue", 20, "men" };
    u.f = f;
}

调用时只需传入对象本身或取地址，函数执行后会改变原结构体内的嵌套数据。

第2步：结构体的 const 修饰

在结构体中，const 成员必须在初始化列表中赋值，且一旦赋值不可更改。这对于设计只读配置或标识符非常有用。同时，函数参数若不需要修改数据，应标记为 const 以增强安全性。

struct ConstUser {
    const string name;
    const int age;
    const string sex;
};

// 注意：C++标准编译器通常要求自定义构造函数或使用聚合初始化列表
void printInfo(const ConstUser* u) {
    cout << u->name << " | Age: " << u->age << " | Sex: " << u->sex << endl;
}

实战案例一：师生分组分配

假设需要给多位老师分配学生，每位老师名下有固定的几个学生。此案例涉及结构体数组、随机数生成以及循环输入输出。

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>
using namespace std;

typedef struct Student {
    string name;
    int age;
    string sex;
} S; // 使用 typedef 简化写法

typedef struct Teacher {
    string name;
    int age;
    string sex;
    S sarray[2]; // 每位老师带2名学生
} T;

void assignment(T* tarray, int len) {
    srand((unsigned int)time(NULL)); // 设置随机种子
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        cin >> tarray[i].name;
        cin >> tarray[i].age;
        cin >> tarray[i].sex;
        
        for (int s = 0; s < 2; s++) {
            cin >> tarray[i].sarray[s].name;
            tarray[i].sarray[s].age = rand() % 18 + 8; // 随机生成8-25岁
            cin >> tarray[i].sarray[s].sex;
        }
    }
}

void printInfo(T* tarray, int tnum) {
    for (int i = 0; i < tnum; i++) {
        cout << "Teacher: " << tarray[i].name << endl;
        for (int j = 0; j < 2; j++) {
            cout << "  Student: " << tarray[i].sarray[j].name 
                 << " Age: " << tarray[i].sarray[j].age 
                 << " Sex: " << tarray[i].sarray[j].sex << endl;
        }
    }
}

实战案例二：员工薪资冒泡排序

该案例演示如何对结构体数组进行遍历、赋值，并按指定字段（薪资）进行降序排序。这里使用了简单的冒泡排序逻辑。

struct Staff {
    string name;
    int salary;
};

void initStaff(Staff* sarray, int len) {
    srand((unsigned int)time(NULL));
    string seed = "ABCDE";
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        int sal = rand() % 10000 + 3000;
        sarray[i].name = "user_" + seed[i];
        sarray[i].salary = sal;
    }
}

void sortSalary(Staff* sarray, int len) {
    // 冒泡排序：按工资从高到低
    for (int i = len - 1; i > 0; i--) {
        for (int j = len - 1; j >= len - i; j--) {
            if (sarray[j].salary > sarray[j - 1].salary) {
                // 交换整个结构体
                Staff temp = sarray[j];
                sarray[j] = sarray[j - 1];
                sarray[j - 1] = temp;
            }
        }
    }
}

int main() {
    Staff staffArr[5];
    initStaff(staffArr, 5);
    sortSalary(staffArr, 5); // 排序后输出
    return 0;
}

以上就是关于C++结构体基础概念、进阶操作以及相关实践案例的详细内容。结构体作为C++面向过程到面向对象过渡的重要桥梁，理解其内存布局和数据传递机制对于编写高效代码至关重要。更多关于C++语言特性与算法优化的资料请关注本站其它相关文章！