第11章 结构体与共用体.ppt

第11章 结构体与共用体,为将不同数据类型但相互关联的一组数据，组合成一个有机整体使用，C语言提供一种称为“结构”的数据结构。11.1 结构体类型与结构体变量的定义 11.2 结构体变量的引用与初始化 11.3 结构体数组11.4 指向结构体类型数据的指针11.5 链表处理结构体指针的应用11.6 共用体和枚举类型11.7 定义已有类型的别名,11.1 结构体类型与结构体变量的定义,C语言中的结构体类型，相当于其它高级语言中的“记录”类型。11.1.1 结构体类型定义struct 结构体类型名/*struct是结构体类型关键字*/数据体类型 数据项1;数据体类型 数据项2;数据体类型 数据项;/*此行分号不能少！*/例11.1 定义一个反映学生基本情况的结构体类型，用以存储学生的相关信息。（注：文件存为students.h，用于后续例。）,struct date/*日期结构类型：由年、月、日三项组成*/int year;int month;int day;struct std_info/*学生信息结构类型：由学号、姓名、性别和生日共4项组成*/char no7;char name9;char sex3;struct date birthday;struct score/*成绩结构类型：由学号和三门成绩共4项组成*/char no7;int score1;int score2;int score3;,（1）“结构体类型名”和“数据项”的命名规则，与变量名相同。（2）数据类型相同的数据项，既可逐个、逐行分别定义，也可合并成一行定义。例，本例代码中的日期结构体类型，也可改为如下形式：struct date int year,month,day;（3）结构体类型中的数据项，既可以是基本数据类型，也允许是另一个已经定义的结构体类型。例，本例代码中的结构体类型std_info，其数据项“birthday”就是一个已经定义的日期结构体类型date。（4）将个数据项称为结构体类型的个成员（或“分量”）。（5）结构体变量占用的内存空间，等于各成员长度之和。,11.1.2 结构体变量定义用户自己定义的结构体类型，与系统定义的标准类型（int、char等）一样，可用来定义结构体变量的类型。1.定义结构体变量的方法，可概括为两种：（1）间接定义法先定义结构体类型、再定义结构体变量例，利用例11.1中定义的学生信息结构体类型std_info，定义了一个相应的结构体变量student：struct std_info student;结构体变量student：拥有结构体类型的全部成员，其中birthday成员是一个日期结构体类型，它又由3个成员构成。注意：使用间接定义法定义结构体变量时，必须同时指定结构体类型名。,（2）直接定义法在定义结构体类型的同时，定义结构体变量例如，结构体变量student的定义可以改为如下形式：struct std_info student;同时定义结构体类型及其结构体变量的一般格式如下：struct 结构类型名 结构变量表；2.说明（1）结构体类型与结构体变量是两个不同的概念，其区别如同int类型与int型变量的区别一样。（2）结构体类型中的成员名，可以与程序中的变量同名，它们代表不同的对象，互不干扰。,11.2 结构体变量的引用与初始化,例11.2 利用例11.1中定义的结构体类型struct std_info，定义一个结构体变量student，用于存储和显示一个学生的基本情况。#include students.h/*定义并初始化一个外部结构变量student*/struct std_info student=000102,张三,男,1980,9,20;main()printf(No:%sn,student.no);printf(Name:%sn,student.name);printf(Sex:%sn,student.sex);printf(Birthday:%d-%d-%dn,student.birthday.year,student.birthday.month,student.birthday.day);,程序运行结果：No:000102Name:张三Sex:男Birthday:1980-9-20 1.结构变量的引用规则对于结构体变量，要通过成员运算符“.”，逐个访问其成员，且访问的格式为：结构体变量.成员 例，上例中的student.no，引用结构体变量student中的no成员；student.name引用结构体变量student中的name成员，等等。,如果某成员本身又是一个结构体类型，则只能通过多级的分量运算，对最低一级的成员进行引用。此时的引用格式扩展为：结构体变量.成员.子成员.最低1级子成员例，引用结构体变量student中的birthday成员的格式分别为：student.birthday.yearstudent.birthday.monthstudent.birthday.day（1）对最低一级成员，可像同类型的普通变量一样，进行相应的各种运算。（2）既可引用结构体变量成员的地址，也可引用结构体变量的地址。例，&student.name，&student。,2.结构体变量的初始化结构体变量初始化的格式，与一维数组相似：结构体变量=初值表不同的是：如果某成员本身又是结构体类型，则该成员的初值为一个初值表。例，例11.2中的student=000102,张三,男,1980,9,20。注意：初值的数据类型，应与结构题变量中相应成员所要求的一致，否则会出错。,11.3 结构体数组,结构体数组的每一个元素，都是结构体类型数据，均包含结构体类型的所有成员。例11.3 利用例11.1中定义的结构体类型struct std_info，定义一个结构体数组student，用于存储和显示三个学生的基本情况。#include“students.h”/*定义并初始化一个外部结构体数组student3*/struct std_info student3=“000102”,“张三”,“男”,1980,9,20,“000105”,“李四”,“男”,1980,8,15,“000112”,“王五”,“女”,1980,3,10;,/*主函数main()*/main()int i;/*打印表头:表示1个空格字符*/printf(No.NameSexBirthdayn);/*输出三个学生的基本情况*/for(i=0;i3;i+)printf(%-7s,studenti.no);printf(%-9s,studenti.name);printf(%-4s,studenti.sex);printf(%d-%d-%dn,studenti.birthday.year,studenti.birthday.month,studenti.birthday.day);,程序运行结果：No.Name Sex Birthday000102 张三 男 1980-9-20000105 李四 男 1980-8-15000112 王五 女 1980-3-10 与结构体变量的定义相似，结构体数组的定义也分直接定义和间接定义两种方法，只需说明为数组即可。与普通数组一样，结构体数组也可在定义时进行初始化。初始化的格式为：结构体数组n初值表1，初值表2，.，初值表n例如，本例中的结构体数组student3。,11.4 指向结构体类型数据的指针,结构体变量在内存中的起始地址称为结构体变量的指针。11.4.1 指向结构体变量的指针 例11.4 使用指向结构体变量的指针来访问结构体变量的各个成员。#include“students.h”struct std_info student=“000102”,“张三”,“男”,1980,9,20;main()struct std_info*p_std=,通过指向结构体变量的指针来访问结构体变量的成员，与直接使用结构体变量的效果一样。一般地说，如果指针变量pointer已指向结构体变量var，则以下三种形式等价：（1）var.成员（2）pointer-成员（3）(*pointer).成员/*“*pointer”外面的括号不能省！*/注意：在格式（1）中，分量运算符左侧的运算对象，只能是结构体变量；而在格式（2）中，指向运算符左侧的运算对象，只能是指向结构体变量（或结构数组）的指针变量，否则都出错。思考题：如果要求从键盘上输入结构体变量student 的各成员数据，如何修改程序？,11.4.2 指向结构体数组的指针例11.5 使用指向结构体数组的指针来访问结构体数组。#includestudents.h/*定义并初始化一个外部结构体数组student*/struct std_info student3=000102,张三,男,1980,5,20,000105,李四,男,1980,8,15,“000112”,“王五”,“女”,1980,3,10;main()struct std_info*p_std=student;int i=0;/*打印表头*/printf(No.NameSexBirthdayn);,/*输出结构体数组内容*/for(;ino,p_std-name,p_std-sex);printf(%4d-%2d-%2dn,p_std-birthday.year,p_std-birthday.month,p_std-birthday.day);如果指针变量p已指向某结构体数组，则p+1指向结构体数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。另外，如果指针变量p已经指向一个结构体变量（或结构体数组），就不能再使之指向结构体变量（或结构体数组元素）的某一成员。,11.4.3 指向结构体数据的指针作函数参数例11.6 用函数调用方式，改写例11.5：编写一个专门的显示函数display()，通过主函数调用来实现显示。#includestudents.h/*定义并初始化一个外部结构体数组student*/struct std_info student3=000102,张三,男,1980,5,20,000105,李四,男,1980,8,15,“000112”,“王五”,“女”,1980,3,10;main()void display();/*函数说明*/int i=0;/*打印表头*/printf(No.NameSexBirthdayn);,/*打印内容*/for(;ino,p_std-name,p_std-sex);printf(%4d-%2d-%2dn,p_std-birthday.year,p_std-birthday.month,p_std-birthday.day);,11.5 链表处理结构体指针的应用自学,11.5.1 概述1链表结构链表作为一种常用的、能够实现动态存储分配的数据结构，在数据结构课程中有详细介绍。本节从应用角度，对链表作一简单介绍。P273图11.10所示为单链表。（1）头指针变量head指向链表的首结点。（2）每个结点由2个域组成：1）数据域存储结点本身的信息。2）指针域指向后继结点的指针。（3）尾结点的指针域置为“NULL（空）”，作为链表结束的标志。,2对链表的基本操作对链表的基本操作有：创建、检索（查找）、插入、删除和修改等。（1）创建链表是指，从无到有地建立起一个链表，即往空链表中依次插入若干结点，并保持结点之间的前驱和后继关系。（2）检索操作是指，按给定的结点索引号或检索条件，查找某个结点。如果找到指定的结点，则称为检索成功；否则，称为检索失败。（3）插入操作是指，在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k，使线性表的长度增1，且ki-1与ki的逻辑关系发生如下变化：插入前，ki-1是ki的前驱，ki是ki-1的后继；插入后，新插入的结点k成为ki-1的后继、ki的前驱。（4）删除操作是指，删除结点ki，使线性表的长度减1，且ki-1、ki和ki+1之间的逻辑关系发生如下变化：,删除前，ki是ki+1的前驱、ki-1的后继；删除后，ki-1成为ki+1的前驱，ki+1成为ki-1的后继。3语言对链表结点的结构描述 在语言中，用结构体类型来描述结点结构。例：struct grade char no7;/*学号*/int score;/*成绩*/struct grade*next;/*指针域*/;11.5.2 创建一个新链表例11.7 编写一个create()函数，按照规定的结点结构，创建一个单链表（链表中的结点个数不限）。,基本思路：首先向系统申请一个结点的空间，然后输入结点数据域的（2个）数据项，并将指针域置为空（链尾标志），最后将新结点插入到链表尾。对于链表的第一个结点，还要设置头指针变量。另外，本例代码中的3个指针变量head、new和tail的说明如下：（1）head头指针变量，指向链表的第一个结点，用作函数返回值。（2）new指向新申请的结点。（3）tail指向链表的尾结点，用tail-next=new，实现将新申请的结点，插入到链表尾，使之成为新的尾结点。,#define NULL 0#define LEN sizeof(struct grade)/*定义结点长度*/*定义结点结构*/struct grade char no7;/*学号*/int score;/*成绩*/struct grade*next;/*指针域*/;/*create()函数:创建一个具有头结点的单链表*/*形参：无*/*返回值：返回单链表的头指针*/struct grade*create(void)struct grade*head=NULL,*new,*tail;int count=0;/*链表中的结点个数(初值为0)*/for(;)/*缺省3个表达式的for语句*/new=(struct grade*)malloc(LEN);/*申请一个新结点的空间*/,/*1、输入结点数据域的各数据项*/printf(Input the number of student No.%d(6 bytes):,count+1);scanf(%6s,new-no);if(strcmp(new-no,000000)=0)/*如果学号为6个0，则退出*/free(new);/*释放最后申请的结点空间*/break;/*结束for语句*/printf(Input the score of the student No.%d:,count+1);scanf(%d,/*3、将新结点插入到链表尾，并设置新的尾指针*/,if(count=1)head=new;/*是第一个结点,置头指针*/else tail-next=new;/*非首结点,将新结点插入到链表尾*/tail=new;/*设置新的尾结点*/return(head);思考题：在设计存储学号数据的字符数组时，其元素个数应为学号长度+1。为什么？11.5.3 对链表的插入操作例11.8 编写一个insert()函数，完成在单链表的第i个结点后插入1个新结点的操作。当i=0时，表示新结点插入到第一个结点之前，成为链表新的首结点。,基本思路：通过单链表的头指针，首先找到链表的第一个结点；然后顺着结点的指针域找到第i个结点，最后将新结点插入到第i个结点之后。/*函数功能：在单链表的第i个结点后插入1个新结点*/*函数参数：head为单链表的头指针，new指向要插入的新结点，i为结点索引号*/*函数返回值：单链表的头指针*/struct grade*insert(struct grade*head,struct grade*new,int i)struct grade*pointer;/*将新结点插入到链表中*/,if(head=NULL)head=new,new-next=NULL;/*将新结点插入到1个空链表中*/else/*非空链表*/if(i=0)new-next=head,head=new;/*使新结点成为 链表新的首结点*/else/*其他位置*/pointer=head;/*查找单链表的第i个结点(pointer指向它)*/for(;pointer!=NULL,11.6 共用体和枚举类型,11.6.1 共用体 1概念 使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构称为共用体。2共用体类型的定义与结构类型的定义类似 union 共用体类型名 成员列表;3共用体变量的定义与结构变量的定义类似（1）间接定义先定义类型、再定义变量例，定义data共用体类型变量un1,un2,un3的语句如下：union data un1,un2,un3；,（2）直接定义定义类型的同时定义变量例如，union data int i;char ch;float f;un1,un2,un3;共用变量占用的内存空间，等于最长成员的长度，而不是各成员长度之和。例如，共用变量un1、un2和un3，在16位操作系统中，占用的内存空间均为字节（不是2+1+4=7字节）。共用体变量的引用与结构体变量一样，也只能逐个引用共用体变量的成员例如，访问共用体变量un1各成员的格式为：un1.i、un1.ch、un1.f。,5特点（1）系统采用覆盖技术，实现共用体变量各成员的内存共享，所以在某一时刻，存放的和起作用的是最后一次存入的成员值。例如，执行un1.i=1,un1.ch=c,un1.f=3.14后，un1.f才是有效的成员。（2）由于所有成员共享同一内存空间，故共用体变量与其各成员的地址相同。例如，un1un1.iun1.chun1.f。（3）不能对共用体变量进行初始化（注意：结构体变量可以）；也不能将共用体变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用体数据，但可以使用指向共用体变量的指针。（4）共用体类型可以出现在结构体类型定义中，反之亦然。,11.6.2 枚举类型1枚举类型的定义 enum 枚举类型名 取值表；例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat；枚举变量的定义与结构体变量类似（1）间接定义例如，enum weekdays workday;（2）直接定义例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat workday;说明（1）枚举类型仅适应于取值有限的数据。例如，根据现行的历法规定，周天，年个月。（2）取值表中的值称为枚举元素，其含义由程序解释。例如，不是因为写成“Sun”就自动代表“星期天”。事实上，枚举元素用什么表示都可以。,（3）枚举元素作为常量是有值的定义时的顺序号从开始，所以枚举元素可以进行比较，比较规则是：序号大者为大！例如，上例中的Sun=0、Mon=1、Sat=6，所以MonSun、Sat最大。（4）枚举元素的值也是可以人为改变的：在定义时由程序指定。例如，如果enum weekdays Sun=,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat；则Sun=，Mon=，从Tue=2开始，依次增。,11.7 定义已有类型的别名,除可直接使用提供的标准类型和自定义的类型（结构、共用、枚举）外，也可使用typedef定义已有类型的别名。该别名与标准类型名一样，可用来定义相应的变量。定义已有类型别名的格式如下：typedef 标准类型或自定义的类型 别名；利用别名定义变量：别名 变量名列表；例11.9 给实型float定义一个别名REAL。typedef float REAL;则REAL f1,f2;等价于：float f1,f2;,例11.10 给如下所示的结构类型struct date定义1个别名DATE。struct date int year,month,day;方法：typedef struct date int year,month,day;DATE;说明：（1）用typedef只是给已有类型增加个别名，并不能创造个新的类型。就如同人一样，除学名外，可以再取一个小名（或雅号），但并不能创造出另一个人来。（2）typedef与#define有相似之处，但二者是不同的：前者是由编译器在编译时处理的；后者是由编译预处理器在编译预处理时处理的，而且只能作简单的字符串替换。,习题十一,P31811.5,