第4章复合类型

本章内容

数组的声明和使用
C风格字符串和string类
结构体的定义和使用
共用体（union）
枚举类型
指针基础
动态数组
指针和数组的关系

4.1 数组

数组是存储多个相同类型数据的容器。

4.1.1 数组声明

cpp

int scores[10];           // 声明包含10个int的数组
double prices[5] = {1.99, 2.99, 3.99, 4.99, 5.99};  // 初始化
int nums[5] = {1, 2, 3};  // 部分初始化，其余为0
int arr[5] = {0};         // 全部初始化为0
int arr2[] = {1, 2, 3};   // 编译器自动确定大小

4.1.2 数组访问

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int scores[5] = {90, 85, 78, 92, 88};
    
    // 使用下标访问（从0开始）
    cout << "First: " << scores[0] << endl;   // 90
    cout << "Last: " << scores[4] << endl;    // 88
    
    // 修改元素
    scores[2] = 80;
    
    // 使用循环遍历
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << "scores[" << i << "] = " << scores[i] << endl;
    }
    
    return 0;
}

4.1.3 数组的注意事项

数组下标从0开始
越界访问会导致未定义行为
数组名是数组首元素的地址

cpp

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
cout << "Array name address: " << arr << endl;
cout << "First element address: " << &arr[0] << endl;
// 两者相同

4.2 字符串

4.2.1 C风格字符串

C风格字符串是以空字符\0结尾的字符数组。

cpp

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

int main()
{
    char str1[] = "Hello";            // 自动添加\0
    char str2[] = {'H', 'i', '\0'};   // 手动添加\0
    char str3[10] = "World";          // 预分配空间
    
    cout << str1 << endl;  // 输出Hello
    cout << str2 << endl;  // 输出Hi
    
    // 字符串长度
    cout << "Length: " << strlen(str1) << endl;  // 5
    
    return 0;
}

4.2.2 常用字符串函数

cpp

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

int main()
{
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[20] = "World";
    
    // 字符串长度
    cout << "Length: " << strlen(str1) << endl;
    
    // 字符串复制
    strcpy(str1, str2);  // str1现在是"World"
    
    // 字符串拼接
    strcat(str1, "!");   // str1现在是"World!"
    
    // 字符串比较
    int result = strcmp("abc", "abd");  // <0
    
    return 0;
}

4.2.3 string类（推荐）

cpp

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

int main()
{
    string s1 = "Hello";
    string s2 = "World";
    string s3;  // 空字符串
    
    // 字符串操作
    s3 = s1 + " " + s2;  // 拼接
    cout << s3 << endl;   // Hello World
    
    cout << "Length: " << s1.length() << endl;  // 5
    
    // 字符串访问
    cout << "First char: " << s1[0] << endl;    // H
    cout << "Last char: " << s1.back() << endl; // o
    
    // 字符串比较
    if (s1 < s2) {
        cout << s1 << " comes before " << s2 << endl;
    }
    
    return 0;
}

4.3 结构

结构是用户自定义的数据类型。

4.3.1 结构声明和初始化

cpp

struct Student {
    string name;
    int age;
    double gpa;
};

// 初始化
Student s1 = {"Alice", 20, 3.8};
Student s2;
s2.name = "Bob";
s2.age = 22;
s2.gpa = 3.5;

4.3.2 结构数组

cpp

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

struct Student {
    string name;
    int age;
    double gpa;
};

int main()
{
    Student students[3] = {
        {"Alice", 20, 3.8},
        {"Bob", 22, 3.5},
        {"Charlie", 21, 3.9}
    };
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << students[i].name << ": " << students[i].gpa << endl;
    }
    
    return 0;
}

4.3.3 结构体成员访问

cpp

struct Point {
    double x;
    double y;
};

Point p = {3.0, 4.0};

// 使用点运算符访问成员
cout << "x: " << p.x << endl;
cout << "y: " << p.y << endl;

// 结构体赋值
Point q = p;  // 深拷贝

4.3.4 结构体数组和指针

cpp

struct Point {
    double x;
    double y;
};

Point points[3] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};
Point* ptr = points;  // 指向数组首元素

// 使用指针访问
cout << ptr->x << ", " << ptr->y << endl;  // 1, 2
cout << (ptr + 1)->x << endl;               // 3

4.4 共用体（union）

共用体的所有成员共享同一内存空间。

cpp

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main()
{
    Data data;
    data.i = 42;
    cout << "i: " << data.i << endl;    // 42
    
    data.f = 3.14;  // 覆盖了i的值
    cout << "f: " << data.f << endl;    // 3.14
    
    // 共用体大小 = 最大成员的大小
    cout << "Size: " << sizeof(Data) << endl;  // 20
    
    return 0;
}

共用体的用途：

节省内存（同一时间只使用一个成员）
底层编程和硬件访问
实现多态数据存储

4.5 枚举

枚举用于创建命名的整数常量集合。

4.5.1 基本枚举

cpp

enum Color { RED, GREEN, BLUE };  // 默认从0开始
enum Weekday { MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN };

int main()
{
    Color c = RED;
    Weekday d = WED;
    
    cout << "RED = " << c << endl;  // 0
    cout << "WED = " << d << endl;  // 3
    
    return 0;
}

4.5.2 枚举的使用

cpp

enum Direction { NORTH, SOUTH, EAST, WEST };

void move(Direction dir) {
    switch (dir) {
        case NORTH: cout << "Moving north" << endl; break;
        case SOUTH: cout << "Moving south" << endl; break;
        case EAST: cout << "Moving east" << endl; break;
        case WEST: cout << "Moving west" << endl; break;
    }
}

int main()
{
    move(NORTH);
    move(EAST);
    return 0;
}

4.6 指针

指针是存储内存地址的变量。

4.6.1 指针声明

cpp

int* ptr;      // 指向int的指针
double* dptr;  // 指向double的指针
char* cptr;    // 指向char的指针

4.6.2 指针初始化

cpp

int x = 42;
int* ptr = &x;  // &取地址运算符

cout << "x的值: " << x << endl;       // 42
cout << "x的地址: " << &x << endl;    // 地址
cout << "ptr的值: " << ptr << endl;    // 与&x相同
cout << "ptr指向的值: " << *ptr << endl;  // 42（解引用）

4.6.3 指针操作

cpp

int x = 10;
int y = 20;
int* ptr = &x;

// 修改指针指向
ptr = &y;
*ptr = 30;  // y现在是30

// 指针算术
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int* p = arr;

cout << *p << endl;      // 10
cout << *(p + 1) << endl; // 20
cout << *(p + 2) << endl; // 30

4.6.4 指针和数组

cpp

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int* ptr = arr;

// 以下三种方式等价
cout << arr[1] << endl;
cout << *(ptr + 1) << endl;
cout << ptr[1] << endl;

// 指针比较
int* start = &arr[0];
int* end = &arr[4];
if (start < end) {
    cout << "start在end之前" << endl;
}

4.7 动态内存

4.7.1 new和delete

cpp

// 动态分配单个变量
int* ptr = new int;
*ptr = 42;
delete ptr;

// 动态分配数组
int* arr = new int[10];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = i * 10;
}
delete[] arr;

4.7.2 动态内存的注意事项

cpp

// 避免内存泄漏
int* createArray(int size) {
    int* arr = new int[size];
    // 必须在使用后delete
    return arr;
}

int main()
{
    int* myArr = createArray(100);
    // 使用数组...
    delete[] myArr;  // 释放内存
    myArr = nullptr; // 避免悬空指针
    
    return 0;
}

4.8 指针和const

cpp

int x = 10;
int y = 20;

// 指向const的指针（不能修改指向的值）
const int* ptr1 = &x;
// *ptr1 = 30;  // 错误
ptr1 = &y;      // 正确

// const指针（不能修改指向）
int* const ptr2 = &x;
*ptr2 = 30;     // 正确
// ptr2 = &y;   // 错误

// 指向const的const指针
const int* const ptr3 = &x;
// 既不能修改值，也不能修改指向

4.9 总结

数组是存储多个相同类型数据的连续内存空间
C风格字符串以\0结尾，string类更安全易用
结构体是用户自定义的数据类型
共用体的所有成员共享内存
枚举创建命名的整数常量集合
指针存储内存地址，使用*解引用
动态内存使用new/delete管理
const指针和指向const的指针有不同的用途

第4章 复合类型 ​

本章内容 ​

4.1 数组 ​

4.1.1 数组声明 ​

4.1.2 数组访问 ​

4.1.3 数组的注意事项 ​

4.2 字符串 ​

4.2.1 C风格字符串 ​

4.2.2 常用字符串函数 ​

4.2.3 string类（推荐） ​

4.3 结构 ​

4.3.1 结构声明和初始化 ​

4.3.2 结构数组 ​

4.3.3 结构体成员访问 ​

4.3.4 结构体数组和指针 ​

4.4 共用体（union） ​

4.5 枚举 ​

4.5.1 基本枚举 ​

4.5.2 枚举的使用 ​

4.6 指针 ​

4.6.1 指针声明 ​

4.6.2 指针初始化 ​

4.6.3 指针操作 ​

4.6.4 指针和数组 ​

4.7 动态内存 ​

4.7.1 new和delete ​

4.7.2 动态内存的注意事项 ​

4.8 指针和const ​

4.9 总结 ​

第4章复合类型

本章内容

4.1 数组

4.1.1 数组声明

4.1.2 数组访问

4.1.3 数组的注意事项

4.2 字符串

4.2.1 C风格字符串

4.2.2 常用字符串函数

4.2.3 string类（推荐）

4.3 结构

4.3.1 结构声明和初始化

4.3.2 结构数组

4.3.3 结构体成员访问

4.3.4 结构体数组和指针

4.4 共用体（union）

4.5 枚举

4.5.1 基本枚举

4.5.2 枚举的使用

4.6 指针

4.6.1 指针声明

4.6.2 指针初始化

4.6.3 指针操作

4.6.4 指针和数组

4.7 动态内存

4.7.1 new和delete

4.7.2 动态内存的注意事项

4.8 指针和const

4.9 总结