編碼執行環境：VS2017+Win32+Debug，Win32表示生成32bits的應用程式。

結構體（struct）與共用體（union）是C語言中就已經存在的資料型別，C++對他們進行了擴充，最大的變化是允許在結構和公用體中定義成員函式。下面將通過例項講解二者的特性和用法。

1.struct

以下是一個使用了結構體的C++程式。

#include <iostream>
using namespace std;

struct Room
{
		int floor;
		int No;
};

struct Student
{
	int age;
	int score;
	Student(int a,int s){
		age=a;
		score=s;
	}
};

int main(int argc,char* argv[])
{

	Room r[3]={{1,101},{2,201},{3,301}};
	Student s(18,89);
	cout<<"the room are:";
	cout<<r[0].floor<<"-"<<r[0].No<<" ";
	cout<<r[1].floor<<"-"<<r[1].No<<" ";
	cout<<r[2].floor<<"-"<<r[2].No<<endl;
	cout<<"the student's age:"<<s.age<<" score:"<<s.score<<endl;
	getchar();
}

程式執行結果：

the room are:1-101 2-201 3-301
the student's age:18 score:89

閱讀以上程式，在C++中使用結構體需要注意以下幾點：

（1）C++中，結構體是一種真正的資料型別，在利用結構定義變數時，不需要像在C中帶上struct關鍵字，或先使用typedef struct structname structalias的方式進行申明。

（2）C++對C中的struct進行了擴充，允許在struct中定義成員函式。struct中的成員變數和成員函式也有訪問許可權，在class中，預設的訪問許可權是private，而在struct中預設訪問許可權是public，這是結構體和類的唯一區別。struct成員的預設訪問許可權設為public是C++保持與C語言相容而採取的一項策略。

（3）如果struct中沒有顯示定義任何建構函式，那麼結構變數可以像在C語言中那樣用花括號順序指明資料成員的值來進行初始化。但是一旦顯示定義了任何一個建構函式，就不能用這種方式初始化了。如果在class中只有若干public型的資料成員，而沒有顯示定義任何建構函式，也可以使用花括號進行初始化。

（4）用sizeof運算子計算結構的大小時，要考慮結構體內部變數的對齊問題。

2.union

共用體（union），又名聯合體，是一種特殊的類，從C語言章繼承而來，其基本語義沒有發生什麼變化，只是具有了類的一些特性（允許定義成員函式）。在實際的程式設計實踐中，使用頻率沒有struct高。與struct相比，最顯著的區別是union的資料成員共享同一段記憶體，以達到節省空間的目的。

2.1union的基本性質

通過如下程式考察union變數的佔用空間，成員賦值時的相互影響。

#include <iostream>
using namespace std;
union testunion
{
	char c;
	int i;
};

int main(int argc,char* argv[])
{
	cout<<sizeof(testunion)<<endl;
	testunion* pt=new testunion;
	char* p=reinterpret_cast<char*>(pt);
	for(int i=0;i<sizeof(*pt);i++)
		cout<<int(p[i])<<" ";
	cout<<endl;
	cout<<pt->i<<endl;
	pt->c='A';
	cout<<pt->c<<endl;
	for(int i=0;i<sizeof(*pt);i++)
		cout<<int(p[i])<<" ";
	cout<<endl;
	cout<<pt->i<<endl;
	delete pt;
}

程式執行結果：

4
-51 -51 -51 -51
-842150451
A
65 -51 -51 -51
-842150591

可以看出，union testunion變數的體積是4，它是由兩個資料成員中體積較大的一個（int）型別來決定的。對其中一個數據成員的修改，一定會同時改變所有其他資料成員的值。不過對體積較小的資料成員的修改，只會影響到該成員應該佔用的那些位元組，對超出部分（高位位元組）沒有什麼影響。

2.2union的高階特性

觀察如下程式。

#include <iostream>
using namespace std;
struct Student
{
	int age;
	int score;
	Student(int a,int s)
	{
		age=a;
		score=s;
	}
};

union testunion
{
	char c;
	int i;
};

class someClass
{
	int num;
public:
	void show(){cout<<num<<endl;}
};

union A
{
	char c;
	int i;
	double d;
	someClass s;
};

union B
{
	char c;
	int i;
	double d;
	B(){d=8.9;}
};

union
{
	char c;
	int i;
	double d;
	void show(){cout<<c<<endl;}
}u={'U'};

int main(int argc,char* argv[])
{
	A a={'A'};
	B b;
	cout<<a.c<<endl;
	cout<<b.d<<endl;
	a.s.show();
	u.show();
	
	//匿名共用體
	union
	{
		int p;
		int q;
	};

	p=3;
	cout<<q<<endl;
}

程式執行結果：

A
8.9
65
U
3

閱讀以上程式，需要注意以下幾點：

（1）union可以指定成員的訪問許可權，預設情況下，與struct具有一樣的許可權（public）。

（2）union也可以定義成員函式，包括建構函式和解構函式。與struct不同的是，它不能作為基類被繼承。

（3）union不能擁有靜態資料成員或引用成員，因為靜態資料成員實際上並不是共用體的資料成員，它無法和共用體的其它資料成員共享空間。對於引用變數，引用本質上是一個指標常量，它的值一旦初始化就不允許修改。如果共用體有引用成員，那麼共用體物件一建立初始化後就無法修改，只能作為一個普通的引用使用，這就失去了共用體存在的意義。

（4）union允許其他類的物件成為自己的資料成員，但是要求該類物件所屬類不能定義constructor，copy constructor，destructor，assignment operator，virtual function中的任意一個。因為：
（4.1）union資料成員共享記憶體，union建構函式在執行的時候，不能呼叫資料成員為類物件的建構函式，否則就改變了其他資料成員的值。
（4.2）同樣，union的物件成員的解構函式也不能被呼叫，因為其他資料成員的值對於物件成員而言可能毫無意義。
（4.3）union的物件成員的賦值應該維持其原始語義，不建議進行賦值運算子的過載，因為賦值運算子過載一般用於“深拷貝”等場合，而在物件空間與其它變數共享的情況下，“深拷貝”引入的記憶體資源，指向記憶體資源的指標往往會被其它共用體資料成員修改，導致記憶體資源無法定址，造成記憶體洩漏。此外，因為union的物件成員沒有自定義的解構函式，也會導致記憶體洩漏。
（4.4）擁有虛擬函式的類物件，虛擬函式表指標可能會在共用體物件初始化時被覆蓋，導致無法定址虛擬函式表，所以也不能擁有虛擬函式。

（5）如果union型別旨在定義該類的同時使用一次，以後不再使用了，那麼也可以不給出union的名稱。如上例中變數u就是這種情況，這種情況下，無法為該union定義建構函式。

（6）匿名共用體（Anonymous Union），也就是給出一個不帶名稱的共用體的申明後，並不定義任何該union的變數，而是直接以分號結尾。嚴格來說，匿名共用體並不是一種資料結構，因為它不能用來定義共用體物件，它只是指明若干個變數共享一片記憶體單元。在上例中，對變數p的修改實際上修改了變數q。可以看出，儘管匿名共用體中的變數被定義在同一個共用體中，他們與同一個程式塊的任何其他區域性變數具有相同的作用域級別。這意味著匿名共用體內的成員的名稱不能與同一個作用域內的其它識別符號相沖突。另外，對匿名共用體還存在如下限制：
（6.1）匿名共用體不允許有成員函式；
（6.2）匿名共用體也不能包含私有或者保護成員；
（6.3）全域性匿名共用體中的成員必須是全域性或靜態變數。

以上就是深入瞭解C++ 結構體（struct）與共用體（union）的詳細內容，更多關於C++ 結構體與共用體的資料請關注我們其它相關文章！