第七章结构体与共用体课件.ppt
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- 第七 结构 共用 课件
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1、第七章第七章 结构体与共用体结构体与共用体n概述n定义结构体类型变量的方法n结构体变量的引用n结构体变量的初始化n结构体数组n指向结构体类型数据的指针n用指针处理链表n结构体变量所占内存计算n共用体n枚举类型n用typedef定义类型(一)概述(一)概述概述概述迄今为止,已介绍了基本类型(如整型、实型、字符型变量等),也介绍了一种构造类型数据数组,数组中的各元素是属于同一个类型的。但是只有这些数据类型是不够的。有时需要将不同类型的数据组合成一个有机的整体,以便于引用。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。这些项都与某一学生相联系。如
2、下图所示。概述概述如果将num、name、sex、age、score、addr分别定义为互相独立的简单变量,难以反映它们之间的内在联系。应当把它们组织成一个组合项,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。C语言允许用户自己指定这样一种数据结构,它称为结构体(structure)。如:应当说明struct student是一个类型名,它和系统提供的标准类型(如int、char、float、double等)一样具有同样的地位和作用,都可以用来定义变量的类型,只不过结构体类型需要由用户自己指定而已。结构类型的声明结构类型的声明声明一个结构体类型的一般形式为struct 结构体名成
3、员表列;“结构体名”用作结构体类型的标志,它又称“结构体标记”(structure tag)。大括弧内是该结构体中的各个成员,由它们组成一个结构体。对各成员都应进行类型声明,即类型名 成员名也可以把“成员表列”称为“域表”。每一个成员也称为结构体中的一个域。成员名定名规与变量名同。(二)定义结构体类型变量的方法(二)定义结构体类型变量的方法前面声明结构体只是指定了一个结构体类型,它相当于一个模型,但其中并无具体数据,系统对之也不分配实际内存单元。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。可以采取以下三种方法定义结构体类型变量。方法一:先声明结构体类型
4、再定义变量名方法一: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struct student,可以用它来定义变量;如:struct student student1;struct student student2;定义了student1和student2为struct student类型的变量,即它们具有struct student类型的结构。如下图所示:方法一:先声明结构体类型再定义变量名方法一:先声明结构体类型再定义变量名注意:如果程序规模比较大,往往将对结构体类型的声明集中放到一个文件(以h为后缀的“头文件”)中。哪个源文件需用到此结构体类型则可用#include命令将该头文
5、件包含到本文件中。这样做便于结构体的维护和使用。方法二:在声明类型的同时定义变量方法二:在声明类型的同时定义变量例如:structstudentintnum;charname20;charsex;intage;float scorecharaddr30;student1,student2;它的作用与第一种方法相同,即定义了两个struct student类型的变量student1、student2。方法二:在声明类型的同时定义变量方法二:在声明类型的同时定义变量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;方法三:直接定义结构体类型变量方法三:直接定义结构体类型变量一般
6、形式为:struct成员表列变量名表列;即不出现结构体名。对结构体类型的说明对结构体类型的说明关于结构体类型,有几点要说明:1)类型与变量是不同的概念,不要混同:只能对变量赋值、存取或运算,而不能对一个类型赋值、存取或运算。在编译时,对类型是不分配空间的,只对变量分配空间。2)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下一小节。对结构体类型的说明对结构体类型的说明3)成员也可以是一个结构体变量。如:对结构体类型的说明对结构体类型的说明4)成员名可以与程序中的变量名相同,二者不代表同一对象。例如,程序中可以另定义一个变量num,它与struc
7、t student中的num是两回事,互不干扰。(三)结构体变量的引用(三)结构体变量的引用结构体变量的引用结构体变量的引用在定义了结构体变量以后,当然可以引用这个变量。但应遵守以下规则:1)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。不能这样引用:printf(%d,%s,%c,%d,%f,%sn,student1);只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输出。引用结构体变量中成员的方式为:结构体变量名.成员名例如:student1.num表示student1变量中的num成员,即student1的num(学号
8、)项。可以对变量的成员赋值,例如:student1.num=10010;注意:“.”是成员(分量)运算符,它在所有的运算符中优先级最高。因此可以把student1.num作为一个整体来看待。结构体变量的引用结构体变量的引用2)如果成员本身又属一个结构体类型,则要用若干个成员运算符,一级一级地找到最低的一级的成员。只能对最低级的成员进行赋值或存取以及运算。例如,对上面定义的结构体变量student1,可以这样访问各成员:student1.numstudent1.birthday.month注意:不能用student1.birthday来访问student1变量中的成员birthday,因为bir
9、thday本身是一个结构体变量。结构体变量的引用结构体变量的引用3)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)。例如:student2.score=student1.score;sum=student1.score+student2.score;student1.age+;+student1.age;4)可以引用结构体变量成员的地址,也可以引用结构体变量的地址。如:scanf(“%d”,&student1.num);/输入student1.num的值printf(“%o”,&student1);/输出student1的首地址但不能用以下语句整体读入结构体变
10、量,如:scanf(“%d,%s,%c,%d,%f,%s”,&student1);(四)结构体变量的初始化(四)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。例10.1 对结构体变量初始化(五)结构体数组(五)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(分量)项。定义结构体数组定义结构体数组和定义结构体变量的方法相仿,只需说明其为数组即可。如:struc
11、t studentint num;char name20;char sex;int age;float score;char addr30;struct studentstu3;定义结构体数组定义结构体数组也可以直接定义一个结构体数组,如:struct student int num;stu3;或struct int num;stu3;定义结构体数组定义结构体数组定义结构体数组定义结构体数组数组各元素在内存中连续存放,如图所示:结构体数组的初始化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:结构体数组的初始化结构体数组的初始化定义数组stu时,元素个数可以不指定,即写成以
12、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。从以上可以看到,结构体数组初始化的一般形式是在定义数组的后面加上:=初值表列;结构数组应用举例结构数组应用举例例10.2 对候选人得票的统计程序。设有3个候选人,每次输入一个得票的候选人的名字,要求最后输出各人得票结果。源代码参见10-2.c(六)指向结构体类型数据的指针(六)指向结构体类型数据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。指向结构体变量的指针指向结构
13、体变量的指针例10.3 指向结构体变量的指针的应用。源码参见10-3.c指向结构体变量的指针指向结构体变量的指针在C语言中,为了使用方便和使之直观,可以把(*p).num改用p-num来代替,它表示*p所指向的结构体变量中的num成员。同样,(*p).name等价于p-name。也就是说,以下三种形式等价:结构体变量.成员名 (*p).成员名 p-成员名上面程序中最后一个printf函数中的输出项表列可以改写为p-num,p-name,p-sex,p-score 其中-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,
14、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的值使之加1(先加)。指向结构体数组的指针指向结构体数组的指针以前已经介绍过,可以使用指向数组或数组元素的指针和指针变量。同样,对结构体数组及其元素也可以用指针或指针变量来指向。例10.4指向结构体数组的指针的应用。源码参见10-4.c指向结构体数组的指针指向结构体数组的指针对上例,需注意以下两点:1)如果p的初值为stu,即指向第一个元素,则p加1后p就指向下一个元素的起始地址。例如:(+p)-num先使p自加1,然后得到它指向的元素中的num成员值(即10102)。(p+)-num先得到p-num的值(即10101),然后使p自加
15、1,指向stu1。请注意以上二者的不同。指向结构体数组的指针指向结构体数组的指针2)程序已定义了p是一个指向struct student类型数据的指针变量,它用来指向一个struct student型的数据,不应用来指向stu数组元素中的某一成员。例如,下面的用法是不对的:p=stu1.name编译时将给出警告信息,表示地址的类型不匹配。千万不要认为反正p是存放地址的,可以将任何地址赋给它。如果地址类型不相同,可以用强制类型转换。例如:p=(struct student*)stu0.name;此时,p的值是stu0 元素的name成员的起始地址。可以用“printf(%s,p);”输出stu0
16、中成员name的值,但是,p仍保持原来的类型。执行“printf(%s,p+1);”,则会输出stu1中name的值。执行p+1时,p的值增加了结构体struct student的长度。用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数将一个结构体变量的值传递给另一个函数,有3种方法:1)用结构体变量的成员作参数。例如,用stu1.num或stu2.name作函数实参,将实参值传给形参。用法和用普通变量作实参是一样的,属于“值传递”方式。应当注意实参与形参的类型保持一致。2)用结构体变量作实参。老版本的C系统不允许用结构体变量作实参,ANSI C取消了这一限制。但
17、是用结构体变量作实参时,采取的是“值传递”的方式,将结构体变量所占的内存单元的内容全部顺序传递给形参。形参也必须是同类型的结构体变量。在函数调用期间形参也要占用内存单元。这种传递方式在空间和时间上开销较大,如果结构体的规模很大时,开销是很可观的。此外,由于采用值传递方式,如果在执行被调用函数期间改变了形参,也是结构体变量的值,该值不能返回主调函数,这往往造成使用上的不便。因此一般较少用这种方法。用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数3)用指向结构体变量(或数组)的指针作实参,将结构体变量(或数组)的地址传给形参。例10.5 有一个结构体变量stu,内含
18、学生学号、姓名和3门课的成绩。要求在main函数中赋以值,在另一函数print中将它们打印输出。今用结构体变量作函数参数。源代码参见10-5.c用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数例10.6将上题改用指向结构体变量的指针作实参。源码参见10-6.c(七)用指针处理链表(七)用指针处理链表链表概述链表概述链表有一个“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。链表中每一个元素称为“结点”,每个结点都应包括两个部分:一为用户需要用的实际数据,二为下一个结点的地址。可以看出,head指向第一个元素;第一个元素又指向第二个元素直到最
19、后一个元素,该元素不再指向其他元素,它称为“表尾”,它的地址部分放一个“NULL”(表示“空地址”),链表到此结束。链表概述链表概述可以看到链表中各元素在内存中可以不是连续存放的。要找某一元素,必须先找到上一个元素,根据它提供的下一元素地址才能找到下一个元素。如果不提供“头指针”(head),则整个链表都无法访问。链表如同一条铁链一样,一环扣一环,中间是不能断开的。打个通俗的比方:幼儿园的老师带领孩子出来散步,老师牵着第一个小孩的手,第一个小孩的另一只手牵着第二个孩子这就是一个“链”,最后一个孩子有一只手空着,他是“链尾”。要找这个队伍,必须先找到老师,然后顺序找到每一个孩子。链表概述链表概述
20、用结构体来定义链表节点:structstudent intnum;floatscore;structstudent*next;链表概述链表概述用上面的结构可以建立如下链表:图中每一个结点都属于struct student类型,它的成员next存放下一结点的地址,程序设计人员可以不必具体知道各结点的地址,只要保证将下一个结点的地址放到前一结点的成员next中即可。请注意:上面只是定义了一个struct student类型,并未实际分配存储空间。只有定义了变量才分配内存单元。简单链表简单链表例11.7 建立一个如书上图11.11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。源码参
21、见10-7.c本例是比较简单的,所有结点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”。内存分配释放函数内存分配释放函数前面讲过,链表结构是动态地分配存储的,即在需要时才开辟一个结点的存储单元。怎样动态地开辟和释放存储单元呢?C语言编译系统的库函数提供了以下有关函数。1)malloc函数其函数原型为void*malloc(unsigned int size);其作用是在内存的动态存储区中分配一个长度为size的连续空间。此函数的值(即“返回值”)是一个指向分配域起始地址的指针(基类型为void)。如果此函数未能成功地执行(例如内存空间不足),则返回空指针(NUL
22、L)。内存分配释放函数内存分配释放函数2)calloc函数其函数原型为void*calloc(unsigned n,unsigned size);其作用是在内存的动态区存储中分配n个长度为size的连续空间。函数返回一个指向分配域起始地址的指针;如果分配不成功,返回NULL。用calloc函数可以为一维数组开辟动态存储空间,n为数组元素个数,每个元素长度为size。内存分配释放函数内存分配释放函数3)free函数其函数原型为void free(void*p);其作用是释放由p指向的内存区,使这部分内存区能被其他变量使用。p是调用calloc或malloc函数时返回的值。free函数无返回值。请
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