自定義結構

自定義結構為一些成員元素（資料）的組合體，在 C 有 struct ， C++ 有 struct 和 class ， C 和 C++ 的 struct 是不同的，以下講解：

`C` 的 `struct`

定義： {} 之間存放成員元素，成員元素可以示指標或陣列， } 之後要加上 ; 。
宣告：宣告可在定義時宣告（ Line 6 )，也可以獨立宣告一行 ( Line 8-10 )，相似地，可以宣告為指標或是陣列。

// struct
struct Item
{
    int price;
    int weight;
} apple;

struct Item banana1, banana2;
struct Item cake[10];
struct Item *itemPointer;

// class
class Item
{
  public:
    int price, weight;
    int getPrice() { return price; }
} apple;

Item banana;

`C++` 的 `struct` 和 `class`

C++ 的 struct 和 class 導入物件導向的概念，除了成員元素，還可定義成員函式。獨立宣告時，不用在前面加上 struct 和 class 。

C++ 的 struct 和 class 的差異在於成員的預設存取權限，有 public 、 protected 、 private 三種權限， strcut 成員預設為 public ， class 則是 private 。

public : 所有函式可存取。
protected : 成員函式、 friend 類別成員或函式，以及衍生類別可存取。
private : 成員函式及 friend 類別成員或函式可存取。

struct Item
{
    int price, weight;
    int getPrice() { return price; }
} apple;

Item banana;

friend 關鍵字

每個人社群中的好友，可以看到自己發佈的私人文章， friend 就同如社群中的好友，提供 friend 類別或函式存取該結構的元素。

struct Circle
{
  private:
    double radius;
    friend double area(Circle &);
};

double area(Circle &c) { return c.radius * c.radius * 3.14; }

衍生類別

衍生類別是物件導向的概念，如果 B 是一種 A ， B 就是 A 的衍生類別， A 就是 B 的基礎類別。

例如「汽車」是一種「交通工具」，那麼「汽車」就是「交通工具」的衍生類別，「交通工具」就是「汽車」的基礎類別。

訪問元素

對於一般變數 var ，用 var.name 。對於指標變數 ptr ，用 ptr->name 或 (*ptr).name 。

覆載 (Override) 和多載 (Overload)

覆載 (Override) 是指在衍生類別重新改寫同名寫「參數相同」的函式。

多載 (Overload) 是指在重新改寫同名寫「參數不同」的函式。

struct Transportation
{
    string color;
    void printColor()
    {
        cout << "The transportation's color is " + color + ".\n";
    }
    void printColor(int year) // overload
    {
        cout << "These transportation was made in" + year + ".\n";
        cout << "These transportation's color is " + color + ".\n";
    }
};

struct Car : Transportation
{
    void printColor() // override
    {
        cout << "The car's color is " + color + ".\n";
    }
};

建構函式 (Constructor)、解構函式 (Destructor)

建構函式結構的名稱相同，是用來初始化結構裡的資料，如果沒有任何建構函式，會自動產生一個無參數的預設建構函式。然而，如果有一個帶參數的建構函式，就不會自動產生一個無參數的預設建構函式，這時候要寫一個不帶任何參數的運算函式，否則可能導致程式在編譯時發生錯誤。

解構函式的名字形式為 ~結構的名稱 ，在變數離開作用域時運作，不寫的話也是會有預設解構函式，在程式比賽中絕大部分的狀況，不用特別寫解構函式。

建構函式和解構函式的存取權限必為 public 。

多載運算子（Operator overloading)

C/C++ 定義了各種運算子，自定義結構根據需求可以多載運算子。在競賽中，常需要作排序而需要多載小於運算子（ < )。

struct Plane
{
    int x, y;
    // Constructor
    Plane(){};
    Plane(int _x, int _y) : x(_x), y(_y) {}
    // Operator overloading
    bool operator<(const Plane &rhs) const
    {
        if (x != rhs.x)
            return x < rhs.x;
        return y < rhs.y;
    }
    // Destructor
    ~Plane(){};
};

int main()
{
    Plane p1;
    Plane p2(1, 2);
    Plane p3 = Plane();
    Plane p4 = Plane(0, 0);
}

長度

結構的長度，並非為所有元素相加， C/C++ 的結構長度配置會進行「對齊的最佳化」。struct 會分成很多塊存放，每一塊會是最大元素的長度為對齊基準，元素會依宣告的順序擺放，連續的元素會放在同一塊，如果不夠空間擺放才會放在下一塊。

以下例子作為說明，在這裡，我們 sizeof 這個運算子求出結構的長度。

struct Data1
{
    char ch1;
    int i;
    char ch2;
};

struct Data2
{
    char ch1;
    char ch2;
    int i;
};

int main()
{
    cout << sizeof(Data1) << '\n';
    cout << sizeof(Data2) << '\n';
}

/*
12
8
*/

Data1 和 Data2 當中最大元素長度為 4 ( int )。 Data1 ，用了 $3$ 塊來存 $1$ 個 struct ，第一塊存 char ch1 ，第二塊存 int i ，第三塊存 char ch2 ，因此長度為 $12$ ； Data2 ，用了 $3$ 塊來存 $2$ 個 struct ，第一塊存 char ch1 和 char ch2 ，第二塊存 int i ，因此長度為 $8$ 。

為什麼要用自定義結構

資料存放有很多種方法，可以利用開多個陣列來取代自定義結構，但有些操作會直接將資料移動，包含排序和刪除，如果用多個陣列儲存，需要確保每個陣列的資料都被正確的移動；使用結構，就不用去維護這件事情。

再來是多個結構可能會有相同名稱的成員元素。例如 apple 和 banana，它們都有一個成員元素 price，如果用多個陣列儲存，它們不能共用同一個陣列 price[] ，要寫成 priceOfApple 和 priceOfBanana ；如果用結構，就可以讓不同結構擁有相同名稱的成員元素（例如 a.price 和 b.price ) 來區分。

最近更新: 2024-01-01
本文貢獻者: allem40306,HJackH,