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第八章 结构与链表

第一节 结构及使用

我们进行程序设计时,很少仅用到一些简单的数据类型,常常要将一些数据类型组合在一起.例如,假定要记录一批小孩的身高、重量、年龄和性别.可以用数组来处理：
　　const int nMaxChildren = 1000;
　　double heights[nMaxChildren];
　　double weights[nMaxChildren];
　　int years[nMaxChildren];
　　int months[nMaxChildren];
　　char gender[nMaxChildren];
　　如果我们要查找某一个小孩的身高、体重等,可以通过读取有相同下标的数组元素得到,如heights[5], weights[5]等.但是,一个小孩到底有哪些相关的数据项,不是很明显.况且,不能排除要将某些数组排序,如按身高排序,在这种情况下,要获取某一个小孩的相关数据项将十分困难.
　　C++中,提供了结构(struct)数据类型,它能够识别一组相关的数据.
　　我们已经知道数组,它用来保存线性数据,但是它有许多缺点：
　　* 数组的大小是固定的,在程序运行期间是不能改变的.我们在定义数组时必须足够大,保证程序运行时不会溢出.但是,这也常常导致大量数组存储单元的浪费.
　　* 数组需要一块连续的内存空间.但当应用程序较大,数组需要的内存块也较大时,这可能会降低程序的效率.
　　* 如果在数组元素中,有较多的插入操作,则被插元素后的元素需要向后移位,这也浪费机器的运行时间. 
　　链表也是表示线性数据最有用的方法之一,用链表保存线性数据,可以克服数组的问题.使用链表数据结构需要结构和指针作为基础,本章中,我们将学习结构和链表的有关知识.

在定义C++结构时,允许指定一组数据变量：
　　struct Child {
　　　double height;
　　　double weight;
　　　int years;
　　　int months;
　　　char gender;
　　};
　　这样,我们就定义了一个结构类型Child,struct是关键字.Child类型包含两个double、两个int和一个char域(或成员),它可以与C++的基本数据类型一样地使用.(注意)结构类型定义也是一个语句,所以结尾必须有分号(;),否则,会产生编译错误. 
同标准的char、long、double 等类型一样,定义结构类型以后,便可以定义结构类型的变量,结构类型的变量在内存中占的字节数　　是其各个成员在内存中占的字节数的总和.例如： 
　　Child cute;
　　Child kid;
　　Child brat;
　　也可以定义结构类型数组：
　　Child surveyset[nMaxChildren];
　　定义结构变量时,可以同时初始化它的数据成员：
　　Child example = {
　　　125.0, 32.4, 13, 2, 'f'
　　};
　　结构变量也能够在定义结构类型时定义:
　　struct Rectangle {
　　　int left, top;
　　　int width, height;
　　} r1, r2, r3;
　　在定义Rectangle类型时,同时定义了三个Rectangle变量：r1、r2和r3.不过,我们应尽可能避免这种定义方式,把类型定义和变量定义分开,否则它很容易产生错误.
　　访问结构变量数据成员的方式为：
　　结构变量名.成员名
　　例如,我们要检查brat的身高是否超过某一个限度：
　　if(brat.height > h_limit)
　　…
　　同样,如果要设置cute的体重：
　　cute.weight = 35.4;
　　在大多数的语句和表达式中,是要访问结构的数据成员.但是,在C++中,整个结构变量的赋值也是允许的：
　　Child Tallest;
　　Tallest.height = 0;
　　for(int i = 0; i < NumChildren; i++)
　　if(surveyset[i].height > Tallest.height)
　　Tallest = surveyset[i];
　　编译器处理这样的赋值,是通过复制一个位置的内存块到另一个位置.


第二节 结构变量做为函数参数

函数参数有值传递和引用传递两种方式.结构变量作为函数参数时可以这两种方式中的任一种方式传递,也可以作为函数的返回值.结构变量作为函数参数传递和作为函数结果返回时,坚持下面的基本规则：
　　* 对于小的结构数据,可以采用传值的方法.
　　* 对于大的结构数据,采用传地址或引用.因为占用内存大的结构变量,在复制时,对时间和空间的开销都较大.
　　* 如果需要修改结构变量数据,要传地址或引用,而传值是不能修改变量数据的.
　　* 如果要返回函数的一个局部变量的值,用return返回,不必考虑变量数据的大小.虽然有复制的开销,但不能返回局部变量的指针或引用,不过,可以返回用new申请内存的指针.
　　* 如果不需要改变所传递的参数或函数的返回结果,可以用const修饰形参(当形参为引用或指针时)或用const修饰返回类型.
    例如:
    double addsalary(double x)
　　{
　　　x=x+x*0.05;
　　　return x;
　　}
　　main()
　　{
　　　……
　　　first_employee.salary=addsalary(first_employee.salary);
　　　……
　　} 


第三节 结构数组

 在1节我们已经知道,结构可以定义为数组,结构数组的初始化也与其它数组的初始化方法类似.下面 以1节中定义的结构Rectangle为例,说明结构数组初始化的方法.
　　Rectangle r[3] = {{0, 0, 10, 10}, {10, 5, 10, 10}, {20, 20, 15, 10}};
　　我们也可以用结构变量初始化结构数组元素,例如：
　　Rectangle r[3];
　　Rectangle temp = {0, 0, 0};
　　for(int i = 0; i<3; i++)
　　r[i] = t;
但是,下面的初始化是错误的：
　　Rectangle temp = {0, 0, 0};
　　Rectangle r[3] = {t, t, t};
　　定义数组r时,也可以不指定数组元素的个数：
　　Rectangle r[ ] = {{…}, {…}, {…}};
编译器根据给出的初值的个数来确定数组元素的个数.
 例:
#include <iostream.h>
const int MAXIMUM_NAME_LENGTH = 50;
const int NUMBER_OF_EMPLOYEES = 10;
typedef char name_string[MAXIMUM_NAME_LENGTH];
struct employee
{
　name_string name;
　int age;
　double salary;
};
void input_details(employee& this_employee);
void display(employee this_employee);
int main()
{
　employee employee_list[NUMBER_OF_EMPLOYEES]; 
　int count;
　for (count = 0 ; count < NUMBER_OF_EMPLOYEES ; count++)
　{
　　cout << "EMPLOYEE NUMBER " << (count +1) << ":\n";
　　input_details(employee_list[count]);
　　cout << endl;
　}
　for (count = 0 ; count < NUMBER_OF_EMPLOYEES ; count++)
　　display(employee_list[count]);
　　return 0;
　}
void input_details(employee& this_employee)
{
　cout << "Please enter the employee's last name: ";
　cin >> this_employee.name;
　cout << "Please enter the employee's age: ";
　cin >> this_employee.age;
　cout << "Please enter the employee's current salary: ";
　cin >> this_employee.salary;
}
void display(employee this_employee)
{
　cout << this_employee.name << " has age " << this_employee.age;
　cout << " and salary " << this_employee.salary << ".\n";
}  
 
　　从给出的程序可以看出：对结构数组的操作实际上是对每个数组元素进行操作,即对每个结构变量进行赋值和引用.需要注意的是：不能把一个结构数组元素整体进行输入输出,而相同结构类型的数组元素和变量之间可以相互赋值.


第四节 指向结构的指针

在上一节里,我们定义了结构数组.实际上,我们常常要为结构动态地分配内存,这就需要指向结构类型变量的指针,定义指向结构类型变量指针的方法与定义其它类型(如int型、float型)变量指针的方法类似.我们知道：结构类型变量访问其成员要用"﹒"运算符,而结构类型指针访问结构成员要用"->"运算符,它的语法为：
　　指针变量->成员名

下面举一个例子加以说明  
#include <iostream.h>
#include <string.h>
struct Person_Info {
　char name[10];
　int age;
　long ssn;