【教学课件】第7章自定义数据类型.ppt
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1、第7章 自定义数据类型,7.1 结构体类型7.2 共用体7.3 枚举类型7.4 用typedef声明类型,C+提供了许多种基本的数据类型(如int、float、double、char等)供用户使用。但是由于程序需要处理的问题往往比较复杂,而且呈多样化,已有的数据类型显得不能满足使用要求。因此C+允许用户根据需要自己声明一些类型,例如第5章介绍的数组就是用户自己声明的数据类型。此外,用户可以自己声明的类型还有结构体(structure)类型、共用体(union)类型、枚举(enumeration)类型、类(class)类型等,这些统称为用户自定义类型(user-defined type,UDT)
2、。本章介绍结构体类型、共用体类型和枚举类型,第8章将介绍类类型。,有时需要将不同类型的数据组合成一个有机的整体,以供用户方便地使用。这些组合在一个整体中的数据是互相联系的。例如,一个学生的学号、姓名、性别、年龄、成绩、家庭地址等项,都是这个学生的属性。见图7.1。图7.1,7.1 结构体类型 7.1.1 结构体概述,在一个组合项中包含若干个类型不同(当然也可以相同)的数据项。和C+允许用户自己指定这样一种数据类型,它称为结构体。它相当于其他高级语言中的记录(record)。例如,可以通过下面的声明来建立如图7.1所示的数据类型。struct Student/声明一个结构体类型Student i
3、nt num;/包括一个整型变量numchar name20;/包括一个字符数组name,可以容纳20个字符char sex;/包括一个字符变量sexint age;/包括一个整型变量age float score;/包括一个单精度型变量char addr30;/包括一个字符数组addr,可以容纳30个字符;/最后有一个分号,这样,程序设计者就声明了一个新的结构体类型Student(struct是声明结构体类型时所必须使用的关键字,不能省略),它向编译系统声明:这是一种结构体类型,它包括num,name,sex,age,score,addr等不同类型的数据项。应当说明Student是一个类型名
4、,它和系统提供的标准类型(如int、char、float、double等)一样,都可以用来定义变量,只不过结构体类型需要事先由用户自己声明而已。声明一个结构体类型的一般形式为struct 结构体类型名成员表列;,结构体类型名用来作结构体类型的标志。上面的声明中Student就是结构体类型名。大括号内是该结构体中的全部成员(member),由它们组成一个特定的结构体。上例中的num,name,sex,score等都是结构体中的成员。在声明一个结构体类型时必须对各成员都进行类型声明,即类型名 成员名;每一个成员也称为结构体中的一个域(field)。成员表列又称为域表。成员名的定名规则与变量名的定名
5、规则相同。声明结构体类型的位置一般在文件的开头,在所有函数(包括main函数)之前,以便本文件中所有的函数都能利用它来定义变量。当然也可以在函数中声明结构体类型。,在C语言中,结构体的成员只能是数据(如上面例子中所表示的那样)。C+对此加以扩充,结构体的成员既可以包括数据(即数据成员),又可以包括函数(即函数成员),以适应面向对象的程序设计。但是由于C+提供了类(class)类型,一般情况下,不必使用带函数的结构体,因此在本章中只介绍只含数据成员的结构体,有关包含函数成员的结构体将在第8章介绍类类型时一并介绍。,前面只是指定了一种结构体类型,它相当于一个模型,但其中并无具体数据,系统也不为之分
6、配实际的内存单元。为了能在程序中使用结构体类型的数据,应当定义结构体类型的变量,并在其中存放具体的数据。1.定义结构体类型变量的方法可以采取以下3种方法定义结构体类型的变量。(1)先声明结构体类型再定义变量名如上面已定义了一个结构体类型Student,可以用它来定义结构体变量。如Student student1,student2;,7.1.2 结构体类型变量的定义方法及其初始化,以上定义了student1和student2为结构体类型Student的变量,即它们具有Student类型的结构。如图7.2所示。图7.2在定义了结构体变量后,系统会为之分配内存单元。例如student1和studen
7、t2在内存中各占63个字节(4+20+1+4+4+30=63)。,(2)在声明类型的同时定义变量例如:struct Student/声明结构体类型Student int num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;student1,student2;/定义两个结构体类型Student的变量student1,student2这种形式的定义的一般形式为struct 结构体名成员表列变量名表列;,(3)直接定义结构体类型变量其一般形式为struct/注意没有结构体类型名 成员表列 变量名表列;这种方法虽然合法,但很少使用。提倡先定
8、义类型后定义变量的第(1)种方法。在程序比较简单,结构体类型只在本文件中使用的情况下,也可以用第(2)种方法。关于结构体类型,有几点要说明:,(1)不要误认为凡是结构体类型都有相同的结构。实际上,每一种结构体类型都有自己的结构,可以定义出许多种具体的结构体类型。(2)类型与变量是不同的概念,不要混淆。只能对结构体变量中的成员赋值,而不能对结构体类型赋值。在编译时,是不会为类型分配空间的,只为变量分配空间。(3)对结构体中的成员(即“域”),可以单独使用,它的作用与地位相当于普通变量。关于对成员的引用方法见7.3节。(4)成员也可以是一个结构体变量。如,struct Date/声明一个结构体类型
9、Date int month;int day;int year;struct Student/声明一个结构体类型Student int num;char name20;char sex;int age;Date birthday;/Date是结构体类型,birthday是Date类型的成员char addr30;student1,student2;/定义student1和student2为结构体类型Student的变量Student的结构见图7.3所示。,图7.3(5)结构体中的成员名可以与程序中的变量名相同,但二者没有关系。例如,程序中可以另定义一个整型变量num,它与student中的nu
10、m是两回事,互不影响。,2.结构体变量的初始化和其他类型变量一样,对结构体变量可以在定义时指定初始值。如struct Student int num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;student1=10001,Zhang Xin,M,19,90.5,Shanghai;这样,变量student1中的数据如图7.2中所示。也可以采取声明类型与定义变量分开的形式,在定义变量时进行初始化:Student student2=10002,Wang Li,F,20,98,Beijing;/Student是已声明的结构体类型,在定义了
11、结构体变量以后,当然可以引用这个变量。(1)可以将一个结构体变量的值赋给另一个具有相同结构的结构体变量。如上面的student1和student2都是student类型的变量,可以这样赋值:student1=student2;(2)可以引用一个结构体变量中的一个成员的值。例如,student1.num表示结构体变量student1中的成员的值,如果student1的值如图7.2所示,则student1.num的值为10001。引用结构体变量中成员的一般方式为结构体变量名.成员名,7.1.3 结构体变量的引用,例如可以这样对变量的成员赋值:student1.num=10010;(3)如果成员本身
12、也是一个结构体类型,则要用若干个成员运算符,一级一级地找到最低一级的成员。例如,对上面定义的结构体变量student1,可以这样访问各成员:student1.num(引用结构体变量student1中的num成员)如果想引用student1变量中的birthday成员中的month成员,不能写成student1.month,必须逐级引用,即student1.birthday.month(引用结构体变量student1中的birthday成员中的month成员),(4)不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出。例如,已定义student1和student2为结构体变量,并且它们已有值。不能企
13、图这样输出结构体变量中的各成员的值:coutstudent1;只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输出。(5)对结构体变量的成员可以像普通变量一样进行各种运算(根据其类型决定可以进行的运算种类)。例如 student2.scorestudent1.score;sumstudent1.scorestudent2.score;student1.age+;+student1.age;,由于“.”运算符的优先级最高,因此student1.age+相当于(student1.age)+。+是对student1.age进行自加运算,而不是先对age进行自加运算。(6)可以引用结构体变量成员的地址,也可
14、以引用结构体变量的地址。如cout/输出student1.age的地址结构体变量的地址主要用作函数参数,将结构体变量的地址传递给形参。,例7.1 引用结构体变量中的成员。#include using namespace std;struct Date/声明结构体类型Dateint month;int day;int year;struct Student/声明结构体类型Studentint num;char name20;char sex;Date birthday;/声明birthday为Date类型的成员float score;student1,student2=10002,Wang Li
15、,f,5,23,1982,89.5;/定义Student 类型的变量student1,student2,并对student2初始化int main()student1=student2;/将student2各成员的值赋予student1的相应成员,coutstudent1.numendl;/输出student1中的num成员的值coutstudent1.nameendl;/输出student1中的name成员的值coutstudent1.sexendl;/输出student1中的sex成员的值coutstudent1.birthday.month/student1.birthday.day/s
16、tudent1.birthday.yearendl;/输出student1中的birthday各成员的值coutstudent1.scoreendl;return 0;运行结果如下:10002Wang Lif5/23/198289.5,一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。,7.1.4 结构体数组,1.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
17、。如struct Student/声明结构体类型Student int num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;Student stu3;/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 name20;char sex;int age;float score;char addr30;stu3;或struct int num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;stu3;,见图7
18、.4。数组各元素在内存中连续存放,见图7.5示意。图7.图7.5,2.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 name20;char sex;int age;float score;char addr30;sty3=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
19、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;,3.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7.2 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
20、个元素,在每个元素中存放有关的数据。程序如下:#include struct Person/声明结构体类型Person char name20;int count;,;int main()Person leader3=Li,0,Zhang,0,Fun,0;/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int i,j;char leader_name20;/leader_name为投票人所选的人的姓名for(i=0;ileader_name;/先后输入10张票上所写的姓名 for(j=0;j3;j+)/将票上姓名与3个候选人的姓名比较if(strcmp(leader_name
21、,leaderj.name)=0)leaderj.count+;/如果与某一候选人的姓名相同,就给他加一票 coutendl;for(i=0;i3;i+)/输出3个候选人的姓名与最后得票数coutleaderi.name:leaderi.countendl;return 0;,运行情况如下:Zhang(每次输入一个候选人的姓名)LiFunLiZhangLiZhangLiFunWangLi:4(输出3个候选人的姓名与最后得票数)Zhang:3Fun: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,
22、使3位候选人的票数都先置零。见图7.6。图7.6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#include using namespace std;struct Person string name;/成员name为字符串变量int count;int main()Person leader3=Li,0,Zhang,0,Fun,0;int i,j;string leader_name;/leader_name为字符串变量for(i=0;ileader_name;for(j=0;j3;j+)if(leader_name=le
23、aderj.name)leaderj.count+;/用“=”进行比较 coutendl;for(i=0;i3;i+)coutleaderi.name:leaderi.countendl;return 0;,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。1.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。,7.1.5 指向结构体变量的指针,例7.3 指向结构体变量的指针的应用。#include#incl
24、ude 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stuStudent*p=,图7.7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
25、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。,2.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。图7.8表示最简单的一种链表(单向链表)的结构。图7.8链表
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