А теперь только представьте — вы сами можете создавать, своего рода, типы данных, которые вам необходимы и с которыми вам будет удобно работать! И это несложно!
Структура — это, некое объединение различных переменных (даже с разными типами данных), которому можно присвоить имя. Например можно объединить данные об объекте Дом: город (в котором дом находится), улица, количество квартир, интернет(проведен или нет) и т.д. в одной структуре. В общем, можно собрать в одну совокупность данные обо всем, что угодно, точнее обо всем, что необходимо конкретному программисту. Всем сразу стало понятно:)
Если вы только приступаете к знакомству со структурами в С++, сначала, вам необходимо ознакомиться с синтаксисом структур в языке С++ . Рассмотрим простой пример, который поможет познакомиться со структурами и покажет, как с ними работать. В этой программе мы создадим структуру, создадим объект структуры, заполним значениями элементы структуры (данные об объекте) и выведем эти значения на экран. Ну что же, приступим!
#include
В строках 4 — 10 мы создаем структуру. Чтобы ее объявить используем зарезервированное слово struct и даем ей любое, желательно логичное, имя. В нашем случае — building . С правилами именования переменных, вы можете ознакомиться в этой статье . Далее открываем фигурную скобку { , перечисляем 4 элемента структуры через точку с запятой; , закрываем фигурную скобку } и в завершении ставим точку с запятой; . Это будет нашим шаблоном (формой) структуры.
В строке 16 объявляем объект структуры. Как и для обычных переменных, необходимо объявить тип данных. В этом качестве выступит имя нашей созданной структуры — building .
Как же заполнить данными (инициализировать) элементы структуры? Синтаксис таков: Имя объекта далее оператор точка. и имя элемента структуры. Например: apartment1.owner . Таким образом, в строках 18-21 присваиваем данные элементам структуры.
И так, данные мы внесли. Следующий вопрос: «Как к ним обратиться, как работать и использовать их в программе?» Ответ — «Очень просто — так же, как и при инициализации, используя точку. и имя элемента структуры». В строках 23 — 26 выводим заполненные элементы структуры на экран.
И вот что мы увидим в результате, когда скомпилируем нашу программу:
Владелец квартиры: Денис Квартира находится в городе: Симферополь Количество комнат: 5 Стоимость: 150000 $
Что ещё важно знать:
- Объект структуры можно объявить до функции main() . Это выглядело бы так:
- Инициализировать структуру можно и таким способом:
но так делают крайне редко;
- Структуру можно вкладывать в другие структуры (это мы рассмотрим в следующем примере).
Дополним предыдущий пример, чтобы увидеть дополнительные возможности работы со структурами.
Пример:
#include
Коментарии по коду программы:
Строка 17 — создание объекта built типа date в определении структуры building . Строки 42 — 43 : создаем указатель на структуру struct building *pApartment; и далее присваиваем ему адрес уже созданного и заполненного данными объекта pApartment = &apartment1; . Обращаясь к элементам структуры через указатель мы используем оператор -> (тире и знак >) . Это видно в строках 47 — 51.
В строке 62 показано, как можно инициализировать структуру. А именно, можно создать новый объект структуры и присвоить ему одним целым, уже созданный и заполненный данными, объект. В функцию show() передаем объект структуры, как параметр — строка 64. Результат:
Владелец квартиры: Денис
Квартира находится в городе: Симферополь
Количество комнат: 5
Стоимость: 150000 $
Дата постройки: январь 2013
Владелец квартиры: Игорь
Квартира находится в городе: Киев
Количество комнат: 4
Стоимость: 300000 $
Дата постройки: январь 2012
Для продолжения нажмите любую клавишу. . .
Разобрав этот пример, мы увидели на практике следующее:
- структуру можно вкладывать в другую структуру;
- увидели, как создаётся указатель на структуру;
- как нужно обращаться к элементу структуры через указатель. А именно, используя оператор -> ; В примере это было так: apartment0->owner , но можно и так (*apartment0).owner . Круглые скобки, во втором случае, обязательны.
- данные одной структуры можно присвоить другой структуре;
- можно структуру передать в функцию, как параметр (кстати, элементы структуры так же можно передавать в функцию, как параметры).
В дополнение ко всему, следует отметить, что функции могут так же возвращать структуры в результате своей работы. Например:
Building Set() { building object; // формирование объекта //... код функции return object; }
Вот так, вкратце, мы познакомились со структурами в языке С++, попрактиковались на примерах и узнали основы. Это только начало!
Недавно познакомился со структурами C/C++ - struct. Господи, да «что же с ними знакомиться» скажете вы? Тем самым вы допустите сразу 2 ошибки: во-первых я не Господи, а во вторых я тоже думал что структуры - они и в Африке структуры. А вот как оказалось и - нет. Я расскажу о нескольких жизненно-важных подробностях, которые кого-нибудь из читателей избавят от часовой отладки…
Выравнивание полей в памяти
Обратите внимание на структуру:Struct Foo
{
char ch;
int value;
};
Ну во-первых какой у этой структуры размер в памяти? sizeof(Foo) ?
Размер этой структуры в памяти зависит от настроек компилятора и от директив в вашем коде…
В общем выравниваются в памяти поля по границе кратной своему же размеру. То есть 1-байтовые поля не выравниваются, 2-байтовые - выравниваются на чётные позиции, 4-байтовые - на позиции кратные четырём и т.д. В большинстве случаев (или просто предположим что сегодня это так) выравнивание размера структуры в памяти составляет 4 байта. Таким образом, sizeof(Foo) == 8 . Где и как прилепятся лишние 3 байта? Если вы не знаете - ни за что не угадаете…
- 1 байт: ch
- 2 байт: пусто
- 3 байт: пусто
- 4 байт: пусто
- 5 байт: value
- 6 байт: value
- 7 байт: value
- 8 байт: value
Struct Foo
{
char ch;
short id;
int value;
};
Оно выглядит вот так:
- 1 байт: ch
- 2 байт: пусто
- 3 байт: id
- 4 байт: id
- 5 байт: value
- 6 байт: value
- 7 байт: value
- 8 байт: value
Struct Foo
{
char ch;
short id;
short opt;
int value;
};
Посмотрим на размещение полей в памяти:
- 1 байт: ch
- 2 байт: пусто
- 3 байт: id
- 4 байт: id
- 5 байт: opt
- 6 байт: opt
- 7 байт: пусто
- 8 байт: пусто
- 9 байт: value
- 10 байт: value
- 11 байт: value
- 12 байт: value
#pragma pack(push, 1)
struct Foo
{
// ...
};
#pragma pack(pop)
Мы установили размер выравнивания в 1 байт, описали структуру и вернули предыдущую настройку. Возвращать предыдущую настройку - категорически рекомендую. Иначе всё может закончиться очень плачевно. У меня один раз такое было - падало Qt. Где-то заинклюдил их.h-ник ниже своего.h-ника…
Битовые поля
В комментариях мне указали на то, что битовые поля в структурах по стандарту являются «implementation defined» - потому их использования лучше избежать, но для меня соблазн слишком велик...Мне становится не то что неспокойно на душе, а вообще становится хреново, когда я вижу в коде заполнение битовых полей при помощи масок и сдвигов, например так:
Unsigned field = 0x00530000;
// ...
field &= 0xFFFF00FF;
field |= (id) << 8;
// ...
field &= 0xFFFFFF83;
field |= (proto) << 2;
Всё это пахнет такой печалью и такими ошибками и их отладкой, что у меня сразу же начинается мигрень! И тут из-за кулис выходят они - Битовые Поля. Что самое удивительное - были они ещё в языке C, но кого ни спрашиваю - все в первый раз о них слышат. Этот беспредел надо исправлять. Теперь буду давать им всем ссылку, ну или хотя бы ссылку на эту статью.
Как вам такой кусок кода:
#pragma pack(push,1)
struct IpHeader
{
uint8_t header_length:4;
uint8_t version:4;
uint8_t type_of_service;
uint16_t total_length;
uint16_t identificator;
// Flags
uint8_t _reserved:1;
uint8_t dont_fragment:1;
uint8_t more_fragments:1;
uint8_t fragment_offset_part1:5;
uint8_t fragment_offset_part2;
uint8_t time_to_live;
uint8_t protocol;
uint16_t checksum;
// ...
};
#pragma pack(pop)
А дальше в коде мы можем работать с полями как и всегда работаем с полями в C/C++. Всю работу по сдвигам и т.д. берет на себя компилятор. Конечно же есть некоторые ограничения… Когда вы перечисляете несколько битовых полей подряд, относящихся к одному физическому полю (я имею ввиду тип который стоит слева от имени битового поля) - указывайте имена для всех битов до конца поля, иначе доступа к этим битам у вас не будет, иными словами кодом:
#pragma pack(push,1)
stuct MyBitStruct
{
uint16_t a:4;
uint16_t b:4;
uint16_t c;
};
#pragma pack(pop)
Получилась структура на 4 байта! Две половины первого байта - это поля a и b . Второй байт не доступен по имени и последние 2 байта доступны по имени c . Это очень опасный момент. После того как описали структуру с битовыми полями обязательно проверьте её sizeof !
Также порядок размещения битовых болей в байте зависит от порядка байтов. При порядке LITTLE_ENDIAN битовые поля раздаются начиная со первых байтов, при BIG_ENDIAN - наоборот…
Порядок байтов
Меня также печалят в коде вызовы функций htons() , ntohs() , htonl() , nthol() в коде на C++. На C это ещё допустимо, но не на С++. С этим я никогда не смирюсь! Внимание всё нижесказанное относится к C++!Ну тут я буду краток. Я в одной из своих предыдущих статей уже писал что нужно делать с порядками байтов. Есть возможность описать структуры, которые внешне работают как числа, а внутри сами определяют порядок хранения в байтах. Таким образом наша структура IP-заголовка будет выглядеть так:
#pragma pack(push,1)
struct IpHeader
{
uint8_t header_length:4;
uint8_t version:4;
uint8_t type_of_service;
u16be total_length;
u16be identificator;
// Flags
uint8_t _reserved:1;
uint8_t dont_fragment:1;
uint8_t more_fragments:1;
uint8_t fragment_offset_part1:5;
uint8_t fragment_offset_part2;
uint8_t time_to_live;
uint8_t protocol;
u16be checksum;
// ...
};
#pragma pack(pop)
Внимание собственно обращать на типы 2-байтовых полей - u16be . Теперь поля структуры не нуждаются ни в каких преобразованиях порядка байт. Остаются проблемы с fragment_offset , ну а у кого их нет - проблем-то. Тем не менее тоже можно придумать шаблон, прячущий это безобразие, один раз его оттестировать и смело использовать во всём своём коде.
«Язык С++ достаточно сложен, чтобы позволить нам писать на нём просто» Как ни странно - Я
З.Ы. Планирую в одной из следующих статей выложить идеальные, с моей точки зрения, структуры для работы с заголовками протоколов стека TCP/IP. Отговорите - пока не поздно!
Структуры в си (c) - это объединенные данные, у которых есть некоторая логическая взаимосвязь. В отличие от массивов, структуры могут содержать данные разных типов. Вот пару примеров структур в си (c): структура класс (имя учащегося, буква класса, средний балл); структура футбольная команда (тренер, название команды, место в турнирной таблице). Т.е. структуру вы будете использовать довольно часто. Теперь давайте рассмотрим, как описываются структуры в си:
struct klass {
char name;
char klass_name;
float bal;
};
struct
Любая структура в языке си (c) должна начинаться с ключевого слова - struct , которое сообщает компилятору, что тут у нас будет структура. Все данные в структуре (struct) пишутся в фигурных скобках, и в конце ставится запятая с точкой (;). Советую сразу ставить запятую с точкой, что бы не было ошибок.
Как вы видите, в структуре (struct) у нас находятся данные различных типов, но они объединены в логическую связь, так как в моем примере они являются определенным школьным классом. Данные в структуре должны иметь уникальные имена, но в различных структурах можно использовать одинаковые названия.
Структура, которая создана выше не занимает в памяти компьютера места, так как мы, на самом деле, просто создали свой тип данных. Объявление структуры ни чем не отличается от объявления любого типа данных в языке си (c). Вот пример:
struct klass a, b, *c;
Мы объявили переменную а типа struct klass, массив b, состоящий из 5 элементов типа struct klass и указатель на переменную struct klass.
Так же можно объявлять переменные сразу после объявления структуры:
struct klass {
char name;
char klass_name;
float bal;
} a, b, *c;
А какие же операции можно проделывать со структурами? Ответ на этот вопрос лучше перечислить по пунктам:
- присваивание полю структуры значение того же типа
- можно получить адрес структуры. Не забываем операцию взятия адреса (&)
- можно обращаться к любому полю структуры
- для того, что бы определить размер структуры можно использовать операцию sizeof()
Инициализация структуры
Инициализация структуры в языке си (c) происходит так же, как и при инициализации массива. Вот пример инициализации структуры:
struct klass a = {"Sergey", "B", 4.5 };
Т.е. мы создаем переменную типа struct klass и присваиваем всем трем полям, которые у нас определенны в структуре, значения. Порядок очень важен при инициализации структуры , так как компьютер сам не может отсортировывать данные. Если какое-либо поле у вас будет не заполненным, то оно автоматом заполнится 0 - для целочисленных типов; NULL - для указателей; \0 (ноль-терминатор) - для строковых типов.
Структура - это совокупность переменных, объединенных одним именем, предоставляющая общепринятый способ совместного хранения информации. Объявление структуры приводит к образованию шаблона, используемого для создания объектов структуры. Переменные, образующие структуру, называются членами структуры. (Члены структуры также часто называются элементами или полями.)
Обычно все члены структуры связаны друг с другом. Например, информация об имени и адресе, находящаяся в списке рассылки, обычно представляется в виде структуры. Следующий фрагмент кода объявляет шаблон структуры, определяющий имя и адрес. Ключевое слово struct сообщает компилятору об объявлении структуры.
Struct addr {
char name;
char street ; char city;
char state;
unsigned long int zip;
};
Объявление завершается точкой с запятой, поскольку объявление структуры - это оператор. Имя структуры addr идентифицирует структуру данных и является спецификатором типа. Имя структуры часто используют как ярлык.
На данный момент на самом деле не создано никакой переменной. Определена только форма данных. Для объявления настоящей переменной, соответствующей данной структуре, следует написать:
Struct addr addr_info;
В данной строке происходит объявление переменной addr_info типа addr. При объявлении структуры определяется переменная смешанного типа. До тех пор, пока не будет объявлена переменная данного типа, она не будет существовать.
Когда объявлена структурная переменная, компилятор автоматически выделяет необходимый участок памяти для размещения всех ее членов. Рис. показывает размещение addr_info в памяти.
При объявлении структуры можно одновременно объявить одну или несколько переменных.
Например:
Struct addr {
char name;
char street;
char city;
char state;
unsigned long int zip;
} addr_info; binfo, cinfo;
объявляет структуру addr и объявляет переменные addr_info, binfo, cinfo данного типа.
Важно понять, что каждая вновь создаваемая структурная переменная содержит свои собственный копии переменных, образующих структуру. Например, поле zip переменной binfo отделено от поля zip переменной cinfo. Фактически, единственная связь между binfo и cinfo заключается в том, что они обе являются экземплярами одного типа структуры. Больше между ними нет связи.
Если необходима только одна структурная переменная, то нет необходимости в ярлыке структуры. Это означает, что
Struct {
char name;
char street;
char city;
char state;
unsigned long int zip;
} addr_info;
Объявляет одну переменную addr_info с типом, определенным предшествующей ей структурой. Стандартный вид объявления структуры следующий:
struct ярлык {
тип имя переменной;
тип имя переменной;
тип имя переменной;
} структурные переменные;
Ярлык - это имя типа структуры, а не имя переменной. Структурные переменные - это разделенный запятыми список имен переменных. Следует помнить, что или ярлык, или структурные переменные могут отсутствовать, но не оба.
