第9章自订型态–结构、联合和列举课件.ppt

第9章 自訂資料型態 結構、聯合和列舉,9-1 結構資料型態9-2 結構陣列9-3 指標與結構9-4 動態記憶體配置9-5 聯合與列舉資料型態9-6 建立C語言的新型態9-7 位元欄位,第9章 自訂資料型態 結構、聯合和列舉9-1 結構資料型,9-1 結構資料型態,9-1-1 結構的基礎9-1-2 結構宣告與基本使用9-1-3 巢狀結構9-1-4 結構與函數,9-1 結構資料型態9-1-1 結構的基礎,9-1-1 結構的基礎-說明,結構（Structures）是C語言的延伸資料型態，它和聯合、列舉都屬於自定資料型態（User-Defined Types），可以讓程式設計者自行在程式碼定義新的資料型態。結構是由一或多個不同資料型態（當然也可以是相同資料型態）所組成的集合，然後使用一個新名稱來代表，新名稱是一個新的資料型態，我們可以使用此新資料型態來宣告結構變數。,9-1-1 結構的基礎-說明結構（Structures）,9-1-1 結構的基礎-C語言的結構,C語言的結構如同資料庫的記錄，可以將複雜且相關的資料組合成一個記錄來方便存取。例如：圖形的點是由X軸和Y軸的座標(x,y)所組成，如下所示：struct point int x;int y;結構point可以代表圖形上的一個點的座標(x,y)，當圖形是由數十到百點組成時，使用結構處理時，就能夠清楚分別哪一個x值是搭配哪一個y值的座標。,9-1-1 結構的基礎-C語言的結構C語言的結構如同資料庫的,9-1-2 結構宣告與基本使用-語法,在C程式宣告結構是使用struct關鍵字來定義新的資料型態，其語法如下所示：struct 結構名稱 資料型態 變數1;資料型態 變數2;語法定義名為【結構名稱】的新資料型態，程式設計者可以使用C語言的命名原則替結構命名，在結構中宣告的變數稱為該結構的成員（Members）。,9-1-2 結構宣告與基本使用-語法在C程式宣告結構是使用s,9-1-2 結構宣告與基本使用-範例,例如：宣告學生資料的student結構，如下所示：struct student int stdId;char name20;int mathScore;int englishScore;上述結構是由學號stdId、學生姓名name字元陣列的字串、數學成績mathScore和英文成績englishScore成員變數組成。,9-1-2 結構宣告與基本使用-範例例如：宣告學生資料的st,9-1-2 結構宣告與基本使用-宣告結構變數與初始值(說明),當宣告student結構後，因為結構是一種自訂型態，換句話說，我們就可以在程式碼使用新型態來宣告變數，其語法如下所示：struct 結構名稱 變數名稱;上述宣告使用struct關鍵字（C語言一定需要struct）開頭加上結構名稱來宣告結構變數，以student結構為例的結構變數宣告，如下所示：struct student std1;struct student std2=9402,小龍女,65,88;struct student std3;,9-1-2 結構宣告與基本使用-宣告結構變數與初始值(說明),9-1-2 結構宣告與基本使用-宣告結構變數與初始值(圖例),例如：結構變數std2在等號之後使用大括號括起的內容依序是成員變數的初始值，如下圖所示：,9-1-2 結構宣告與基本使用-宣告結構變數與初始值(圖例),9-1-2 結構宣告與基本使用-結構與成員變數的運算,在建立好結構變數後，就可以使用.運算子存取結構成員變數的值，如下所示：std1.stdId=9401;strcpy(std1.name,楊過);std1.mathScore=90;std1.englishScore=77;上述程式碼存取結構的成員變數，因為name是字串，所以使用strcpy()函數來指定成員變數值。ANSI-C語言支援結構變數的指定敘述，如下所示：std3=std2;,9-1-2 結構宣告與基本使用-結構與成員變數的運算在建立好,9-1-3 巢狀結構-說明,巢狀結構（Nested Structures）是在宣告的結構中擁有其他結構，如下所示：struct quiz int mathScore;int englishScore;struct student int stdId;char name20;struct quiz score;,9-1-3 巢狀結構-說明巢狀結構（Nested Str,9-1-3 巢狀結構-存取結構變數,我們可以在宣告student結構變數時，指定結構的初值，如下所示：struct student std2=9402,小龍女,65,88;因為score是student結構的成員變數，所以在存取score結構的成員變數時，需要先存取結構變數score，然後才能存取成員變數mathScore和englishScore，如下所示：std1.score.math=90;std1.score.english=77;,9-1-3 巢狀結構-存取結構變數我們可以在宣告studen,9-1-4 結構與函數-結構宣告,結構是一種自訂資料型態，所以結構變數不只可以作為函數參數，還可以作為函數的傳回值，如下所示：struct point int x;int y;上述結構擁有x和y共2個成員變數。,9-1-4 結構與函數-結構宣告結構是一種自訂資料型態，所以,9-1-4 結構與函數-函數宣告,接著建立函數指定點座標和計算位移，函數的原型宣告，如下所示：struct point setXY(int,int);struct point offset(struct point,int);上述2個函數的傳回值都是point結構，offset()函數使用point結構作為參數，使用的是傳值呼叫。因為ANSI-C支援結構變數的指定敘述，所以可以將函數傳回值指定給其它結構變數，如下所示：p1=offset(p,10);,9-1-4 結構與函數-函數宣告接著建立函數指定點座標和計算,9-2 結構陣列-建立,結構陣列（Arrays of Structure）是結構資料型態的陣列。首先我們需要宣告結構，例如：宣告quiz結構，如下所示：struct quiz int mathScore;int englishScore;上述結構擁有2個成員變數，因為quiz是一種新資料型態，所以可以使用此型態建立一維陣列，如下所示：#define MAXSIZE 3struct quiz studentsMAXSIZE;,9-2 結構陣列-建立結構陣列（Arrays of St,9-2 結構陣列-存取,因為結構陣列是一種陣列，所以存取陣列索引i元素結構的成員變數，如下所示：studentsi.mathScorestudentsi.englishScore,9-2 結構陣列-存取因為結構陣列是一種陣列，所以存取陣列索,9-3 指標與結構,9-3-1 結構的指標變數9-3-2 標準函式庫的tm日期/時間結構,9-3 指標與結構9-3-1 結構的指標變數,9-3-1 結構的指標變數-宣告,如同C語言其它資料型態的指標變數，指標也可以指向結構，我們可以建立指標變數指向一個結構，如下所示：struct time int hours;int minutes;int seconds;因為指標需要指向結構變數的位址，所以需要先宣告結構變數，然後才能建立指向結構的指標，如下所示：struct time now,*ptr;,9-3-1 結構的指標變數-宣告如同C語言其它資料型態的指標,9-3-1 結構的指標變數-指定結構變數值,接著將結構指標指向結構，如下所示：ptr=,9-3-1 結構的指標變數-指定結構變數值接著將結構指標指向,9-3-2 標準函式庫的tm日期/時間結構-結構宣告,struct tm int tm_sec;/*秒:0-59*/int tm_min;/*分:0-59*/int tm_hour;/*時:0-23*/int tm_mday;/*日:1-31*/int tm_mon;/*月:0-11*/int tm_year;/*年:從1900年起算*/int tm_wday;/*星期:從星期日起(0-6)*/int tm_yday;/*天數:從1/1日起算:0-365*/int tm_isdst;/*是否是日光節約時間，1是,0不是,-1不知*/;,9-3-2 標準函式庫的tm日期/時間結構-結構宣告stru,9-3-2 標準函式庫的tm日期/時間結構-常用的日期/時間函數,9-3-2 標準函式庫的tm日期/時間結構-常用的日期/時間,9-4 動態記憶體配置,9-4-1 動態記憶體配置-malloc()和free()函數9-4-2 配置陣列的記憶體9-4-3 配置結構的記憶體,9-4 動態記憶體配置9-4-1 動態記憶體配置,9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(說明),配置記憶體：malloc()函數在C語言程式碼呼叫malloc()函數，可以向作業系統取得一塊可用的記憶體空間，其說明如下表所示：,9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(說明),9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(語法),當程式需要配置size尺寸的記憶體空間時，因為函數傳回void通用型指標，所以需要加上型態迫換，將函數傳回的指標轉換成指定資料型態的指標，其語法如下所示：fp=(資料型態*)malloc(sizeof(資料型態);程式碼使用sizeof運算子取得指定資料型態的大小，在此的型態包括整數、字元、浮點數等基本資料型態和結構等延伸資料型態。,9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(語法),9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(範例),例如：配置一個浮點數變數的記憶空間，如下所示：fp=(float*)malloc(sizeof(float);上述程式碼配置一塊浮點數的記憶空間，fp是浮點數的指標變數。傳回值經過型態迫換成float指標後，malloc()函數傳回一個浮點的記憶體指標且指定給指標fp。如果記憶體空間不足，函數malloc()傳回空指標NULL，程式需確定記憶體配置成功，傳回有效指標後才能使用配置的記憶體，如下所示：if(fp!=NULL).,9-4-1 動態記憶體配置-malloc()函數(範例),9-4-1 動態記憶體配置-free()函數(說明),釋放配置的記憶體：free()函數在C程式需要自行將配置的記憶體空間歸還，以便歸還的記憶體空間可以在下次呼叫malloc()函數時再重新配置，free()函數和malloc()函數的功能相反，可以釋放配置的記憶體空間，其說明如下表所示：,9-4-1 動態記憶體配置-free()函數(說明)釋放,9-4-1 動態記憶體配置-free()函數(範例),例如：指標fp是指向malloc()傳回的浮點數記憶空間的指標，然後就可以呼叫free()函數釋放此塊記憶體，如下所示：free(fp);上述程式碼的指標fp以此例是float浮點數，它就是malloc()函數傳回的指標或結構指標。,9-4-1 動態記憶體配置-free()函數(範例)例如,9-4-2 配置陣列的記憶體,陣列是相同型態的變數集合，在C程式只需配置一整塊連續的記憶空間就可以當成陣列來使用。首先宣告一個陣列資料型態的指標變數，如下所示：int*score;上述整數指標可以用來指向整數陣列，接著呼叫malloc()函數配置所需的記憶體空間，如下所示：score=(int*)malloc(num*sizeof(int);上述程式碼的num變數是陣列元素的個數，記憶體空間大小是以個數num乘以sizeof運算子的整數型態大小，即num*sizeof(int)計算而得。,9-4-2 配置陣列的記憶體陣列是相同型態的變數集合，在C程,9-4-3 配置結構的記憶體,結構或結構陣列也一樣可以使用動態記憶體配置來配置記憶體空間，筆者準備直接修改第9-2節的Ch9-2.c程式範例，改為動態記憶體配置建立結構陣列，如下所示：struct quiz*students;students=(struct quiz*)malloc(num*sizeof(struct quiz);上述程式碼在宣告結構指標students後，呼叫malloc()函數配置結構陣列的記憶空間，其大小是num*sizeof(struct quiz)，num是結構陣列的元素個數。,9-4-3 配置結構的記憶體結構或結構陣列也一樣可以使用動態,9-5 聯合與列舉資料型態,9-5-1 聯合資料型態9-5-2 列舉資料型態,9-5 聯合與列舉資料型態9-5-1 聯合資料型態,9-5 聯合與列舉資料型態,C語言的聯合（Unions）資料型態類似結構，只不過結構可以存取不同的成員變數，聯合只能存取其中一個成員變數，如此就可以在同一塊記憶體儲存不同型態的資料。列舉資料型態（Enumerations）是使用符號名稱代表一組整數資料型態的值，如同符號常數使用名稱取代固定值。,9-5 聯合與列舉資料型態C語言的聯合（Unions）資,9-5-1 聯合資料型態-語法,C語言結構的成員變數是佔用前後相連的記憶空間，聯合的記憶空間是疊起來的，其大小是成員變數中最大的哪一個資料型態。聯合使用union關鍵字進行宣告，其語法如下所示：union 聯合名稱 資料型態 變數1;資料型態 變數2;上述語法定義名為【聯合名稱】的新資料型態。,9-5-1 聯合資料型態-語法C語言結構的成員變數是佔用前後,9-5-1 聯合資料型態-宣告聯合,例如：宣告儲存數值資料的聯合number，如下所示：union number char c;short value;,9-5-1 聯合資料型態-宣告聯合例如：宣告儲存數值資料的聯,9-5-1 聯合資料型態-宣告結構,如果宣告擁有相同成員變數的結構，如下所示：struct number char c;short value;,9-5-1 聯合資料型態-宣告結構如果宣告擁有相同成員變數的,9-5-1 聯合資料型態-宣告聯合變數,union如同結構也是一種自訂資料型態，在程式碼可以直接使用新型態宣告變數，其語法如下所示：union 聯合名稱 變數名稱;上述宣告使用union關鍵字開頭加上聯合名稱來宣告聯合變數。例如：使用number聯合型態宣告聯合變數，如下所示：union number no;上述程式碼宣告聯合變數no。,9-5-1 聯合資料型態-宣告聯合變數union如同結構也是,9-5-1 聯合資料型態-存取成員變數,在建立好聯合變數後，就可以存取聯合的成員變數，如下所示：no.value=num;上述程式碼使用.運算子存取聯合的成員變數，請注意！聯合變數的成員都佔用同一塊記憶體，當指定其中一個成員變數值，例如：no.value後，存取其它成員變數，不見得能夠取得有意義的資料。,9-5-1 聯合資料型態-存取成員變數在建立好聯合變數後，就,9-5-2 列舉資料型態-語法,列舉資料型態（Enumerations）是使用符號名稱代表一組整數資料型態的值，使用一組名稱來取代一組整數常數。它是使用enum關鍵字進行宣告，其語法如下所示：enum 列舉名稱 成員名稱,成員名稱=常數值,成員名稱,;,9-5-2 列舉資料型態-語法列舉資料型態（Enumer,9-5-2 列舉資料型態-範例,例如：宣告色彩名稱的列舉，如下所示：enum color White=1,Red,Blue=5,Green,Black=Green;上述宣告名為color的列舉型態，White、Red、Blue和Green等是成員名稱，以此例White使用指定敘述指定常數值1，Red沒有指定，預設是前一個常數值加1，即2，Blue指定成5，Green為5+1，即6，Black指定成Green，表示和Green擁有相同值6。,9-5-2 列舉資料型態-範例例如：宣告色彩名稱的列舉，如下,9-5-2 列舉資料型態-宣告,enum如同結構或聯合也屬於自訂資料型態，在程式碼可以直接使用新型態宣告變數，其語法如下所示：enum 列舉名稱 變數名稱;上述宣告使用enum關鍵字開頭加上列舉名稱來宣告列舉變數，以本節的範例為例，列舉變數的宣告，如下所示：enum color a,b,c,d,e;,9-5-2 列舉資料型態-宣告enum如同結構或聯合也屬於自,9-6 建立C語言的新型態-語法,在宣告結構、聯合或列舉型態（其它基本資料型態也可以）後，為了方便宣告（不用再加上struct、union或enum），可以使用一個別名來取代此新型態，這個別名是新增的識別字，用來定義全新的資料型態，其語法如下所示：typedef 資料型態 識別字;上述識別字代表資料型態，可以直接使用此識別字宣告變數。,9-6 建立C語言的新型態-語法在宣告結構、聯合或列舉型態（,9-6 建立C語言的新型態-宣告變數,例如：本節程式範例的item結構，就可以使用typedef指令定義新識別字的型態和宣告變數，如下所示：typedef struct item inventory;inventory book;上述程式碼在定義新型態inventory識別字後，就可以直接使用inventory宣告變數book（不再需要struct關鍵字），此時的變數book是一個item結構變數。,9-6 建立C語言的新型態-宣告變數例如：本節程式範例的it,9-6 建立C語言的新型態-建立C語言基本資料型態的新型態,對於現成的C語言資料型態，我們也可以將它改頭換面建立成為一種新型態的名稱，如下所示：typedef int onHand;struct item char name30;float cost;onHand quantity;上述程式碼定義新型態onHand識別字為整數int資料型態後，就可以使用onHand宣告變數quantity。,9-6 建立C語言的新型態-建立C語言基本資料型態的新型態對,9-7 位元欄位-說明,位元欄位（Bit-fields）可以存取變數的位元資料，資料不是以位元組為單位來存取，而是每一個位元。位元欄位的宣告也是使用結構宣告，只是成員變數的宣告不同，例如：宣告bitfields的位元欄位，如下所示：struct bitfields unsigned int x:1;unsigned int y:1;unsigned int z:2;,9-7 位元欄位-說明位元欄位（Bit-fields）可,9-7 位元欄位-宣告與存取,位元欄位的變數宣告和存取方式和結構相同，也是使用.運算子，如下所示：struct bitfields bits;printf(x=%xn,bits.x);printf(y=%xn,bits.y);不過因為位元欄位宣告的位元變數並不能單獨進行運算，以此例因為只有4位元，並不能使用指定敘述指定其值。,9-7 位元欄位-宣告與存取位元欄位的變數宣告和存取方式和結,