详解C++中的指针结构体数组以及指向结构体变量的指针

C++结构体数组
一个结构体变量中可以存放一组数据（如一个学生的学号、姓名、成绩等数据）。如果有10个学生的数据需要参加运算，显然应该用数组，这就是结构体数组。结构体数组与以前介绍过的数值型数组的不同之处在于：每个数组元素都是一个结构体类型的数据，它们都分别包括各个成员项。

定义结构体数组和定义结构体变量的方法相仿，定义结构体数组时只需声明其为数组即可。如：

struct Student //声明结构体类型Student
{
  int num;
  char name[20];
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30];
};
Student stu[3]; //定义Student类型的数组stu

也可以直接定义一个结构体数组，如：

struct Student
{
  int num;
  char name[20];
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30];
}stu[3];

或

struct
{
  int num;
  char name[20];
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30];
}stu[3];

结构体数组的初始化与其他类型的数组一样，对结构体数组可以初始化。如：

struct Student
{
  int num;
  char name[20];
  char sex;
  int age;
  float score;
  char addr[30];
}stu[3]={
  {10101,″Li Lin″,  ′M′, 18,87.5, ″103 Beijing Road″},
  {10102,″Zhang Fun″,′M′，19,99,  ″130 Shanghai Road″},
  {10104,″Wang Min″,′F′,  20,78.5, ″1010 Zhongshan Road″}
};

定义数组stu时，也可以不指定元素个数，即写成以下形式：

  stu[ ]={{…},{…},{…}};

编译时，系统会根据给出初值的结构体常量的个数来确定数组元素的个数。一个结构体常量应包括结构体中全部成员的值。

当然，数组的初始化也可以用以下形式：

  Student stu[ ]={{…},{…},{…}}; //已事先声明了结构体类型Student

由上可以看到，结构体数组初始化的一般形式是在所定义的数组名的后面加上 ={初值表列};
结构体数组应用举例

下面举一个简单的例子来说明结构体数组的定义和引用。

【例】对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，最终只能有1人当选为领导。今有10个人参加投票，从键盘先后输入这10个人所投的候选人的名字，要求最后输出这3个候选人的得票结果。

可以定义一个候选人结构体数组，包括3个元素，在每个元素中存放有关的数据。程序如下：

#include <iostream>
using namespace std;
struct Person //声明结构体类型Person
{
  char name[20];
  int count;
};
int main( )
{
  //定义Person类型的数组，内容为3个候选人的姓名和当前的得票数
  Person leader[3]={"Li",0,"Zhang",0,"Fun",0};
  int i,j;
  char leader_name[20]; //leader_name为投票人所选的人的姓名
  for(i=0;i<10;i++)
  {
   cin>>leader_name; //先后输入10张票上所写的姓名
   for(j=0;j<3;j++) //将票上姓名与3个候选人的姓名比较
     //如果与某一候选人的姓名相同，就给他加一票
     if(strcmp(leader_name,leader[j].name)==0) leader[j].count++;
  }
  cout<<endl;
  for(i=0;i<3;i++) //输出3个候选人的姓名与最后得票数
  {
   cout<<leader[i].name<<":"<<leader[i].count<<endl;
  }
  return 0;
}

运行情况如下：

Zhang↙ (每次输入一个候选人的姓名)
Li↙
Fun↙
Li↙
Zhang↙
Li↙
Zhang↙
Li↙
Fun↙
Wang↙
Li:4 (输出3个候选人的姓名与最后得票数)
Zhang:3
Fun:2

程序定义一个全局的结构体数组leader，它有3个元素，每一元素包含两个成员，即name(姓名)和count(得票数)。在定义数组时使之初始化，使3位候选人的票数都先置零。

在这个例子中，也可以不用字符数组而用string方法的字符串变量来存放姓名数据，程序可修改如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Person
{
string name;//成员name为字符串变量
int count;
};
int main( )
{
Person leader[3]={"Li",0,"Zhang",0,"Fun",0};
int i,j;
string leader_name;// leader_name为字符串变量
for(i=0;i<10;i++)
{
cin>>leader_name;
for(j=0;j<3;j++)
if(leader_name==leader[j].name) leader[j].count++//用“==”进行比较
}
cout<<endl;
for(i=0;i<3;i++)
{
cout<<leader[i].name<<":"<<leader[i].count<<endl;
}
return 0;
}

运行情况与前相同。显然后一个程序节省内存空间，使用更方便,易读性更好。但是 有些C++系统不能对包含string成员的结构体变量初始化，需要作一些修改才能运行， 读者可上机试一下。

C++指向结构体变量的指针
一个结构体变量的指针就是该变量所占据的内存段的起始地址。可以设一个指针变量，用来指向一个结构体变量，此时该指针变量的值是结构体变量的起始地址。指针变量也可以用来指向结构体数组中的元素。
通过指向结构体变量的指针引用结构体变量中的成员

下面通过一个简单例子来说明指向结构体变量的指针变量的应用。

【例】指向结构体变量的指针的应用。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main( )
{
  struct Student//声明结构体类型student
  {
   int num;
   string name;
   char sex;
   float score;
  };
  Student stu;//定义Student类型的变量stu
  Student *p=&stu;//定义p为指向Student类型数据的指针变量并指向stu
  stu.num=10301;//对stu中的成员赋值
  stu.name="Wang Fun";//对string变量可以直接赋值
  stu.sex='f';
  stu.score=89.5;
  cout<<stu. num<<" "<<stu.name<<" "<<stu.sex<<" "<<
  stu.score<<endl;
  cout<<p -> num<<" "<<(*p).name<<" "<<(*p).sex<<" "<<(*p).score<<endl;
  return 0;
}

程序运行结果如下：
10301 Wang Fun f 89.5 (通过结构体变量名引用成员)
10301 Wang Fun f 89.5 (通过指针引用结构体变量中的成员)
两个cout语句输出的结果是相同的。

为了使用方便和使之直观，C++提供了指向结构体变量的运算符->，例如p->num表示指针p当前指向的结构体变量中的成员num。
    p->num 和(*p).num等价。
同样
    p->name等价于(*p).name。
也就是说，以下3种形式等价：
结构体变量.成员名。如stu.num。
(*p).成员名。如(*p).num。
p->成员名。如p->num。

“->”称为指向运算符。

请分析以下几种运算：

• p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值。
• p->n++ 得到p指向的结构体变量中的成员n的值，用完该值后使它加1。
• ++p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值，并使之加1，然后再使用它。

用结构体变量和指向结构体变量的指针构成链表

链表是一种常见的重要的数据结构。下图表示最简单的一种链表（单向链表）的结构。

链表有一个“头指针”变量，图中以head表示，它存放一个地址。该地址指向一个元素。链表中的每一个元素称为“结点”，每个结点都应包括两个部分：
一是用户需要用的实际数据，
二是下一个结点的地址。

可以看到链表中各元素在内存中的存储单元可以是不连续的。要找某一元素，可以先找到上一个元素，根据它提供的下一元素地址找到下一个元素。

可以看到，这种链表的数据结构，必须利用结构体变量和指针才能实现。

可以声明一个结构体类型，包含两种成员，一种是用户需要用的实际数据，另一种是用来存放下一结点地址的指针变量。

例如，可以设计这样一个结构体类型：

struct Student
{
  int num;
  float score;
  Student *next; //next指向Student结构体变量
};

其中成员num和score是用户需要用到的数据，相当于图7.8结点中的A, B, C, D。next是指针类型的成员，它指向Student类型数据（就是next所在的结构体类型）。用这种方法就可以建立链表。见图。

图中每一个结点都属于Student类型，在它的成员next中存放下一个结点的地址，程序设计者不必知道各结点的具体地址，只要保证能将下一个结点的地址放到前一结点的成员next中即可。

下面通过一个例子来说明如何建立和输出一个简单链表。

【例】建立一个如图所示的简单链表，它由3个学生数据的结点组成。输出各结点中的数据。

#define NULL 0
#include <iostream>
using namespace std;
struct Student
{
  long num;
  float score;
  struct Student *next;
};
int main( )
{
  Student a,b,c,*head,*p;
  a. num=31001;
  a.score=89.5; //对结点a的num和score成员赋值
  b. num=31003;
  b.score=90; //对结点b的num和score成员赋值
  c. num=31007;
  c.score=85; //对结点c的num和score成员赋值
  head=&a; //将结点a的起始地址赋给头指针head
  a.next=&b; //将结点b的起始地址赋给a结点的next成员
  b.next=&c; //将结点c的起始地址赋给b结点的next成员
  c.next=NULL; //结点的next成员不存放其他结点地址
  p=head; //使p指针指向a结点
  do
  {
   cout<<p->num<<" "<<p->score<<endl; //输出p指向的结点的数据
   p=p->next; //使p指向下一个结点
  } while (p!=NULL); //输出完c结点后p的值为NULL
  return 0;
}

本例是比较简单的，所有结点（结构体变量）都是在程序中定义的，不是临时开辟的，也不能用完后释放，这种链表称为静态链表。对各结点既可以通过上一个结点的next指针去访问，也可以直接通过结构体变量名a, b, c去访问。

动态链表则是指各结点是可以随时插入和删除的，这些结点并没有变量名，只能先找到上一个结点，才能根据它提供的下一结点的地址找到下一个结点。只有提供第一个结点的地址，即头指针head，才能访问整个链表。如同一条铁链一样，一环扣一环，中间是不能断开的。

建立动态链表，要用到后面介绍的动态分配内存的运算符new和动态撤销内存的运算符delete。