C语言程序设计(第7章).ppt

第七章 结构体与共用体 高级语言程序设计 计算机基础教研室 本章主要内容 本章介绍：如何自己构造数据类型(构造型数据) l结构体 l内存分配函数 l共用体 l枚举类型 l类型定义 l教学目的与要求 n掌握结构体和共同体类型的说明 n结构体和共用体变量的定义及初始化方法 n掌握结构体与共用体变量成员的引用 n领会存储动态分配和释放 n领会链表的基本概念和基本操作 n领会枚举类型变量的定义 n了解Typedef的作用 l重点与难点 n结构体的基本概念 n结构体类型及变量的定义 n结构数组 n用指针处理链表 n共用体及枚举类型的基本概念 nTypedef的基本概念 C(C+)数据类型 一、结构体 1概述 l 数 组 是构造类数据，其数组元素必须是同一数据类型的 。 l 结构体 也是构造类数据，但其成员可以是任何类型的。 构造类型使用户可以象处理单个变量一样来处理 复杂的数据结构。 诸如学生花名册、通讯录之类的数据，最适合用结构体 来处理。因为这类数据具有如下特点： 每个人信息都是一个复合的构造数据，如由姓名、学号 、性别、年龄、家庭住址、联系电话等“成员”组成。 不同的人，数据的值不同，但都有共同的成员组成。 使用结构体的一般步骤 l根据问题的要求定义一个结构体类型 l用自己定义的结构体类型定义结构体变量 l在程序中使用结构体变量处理问题 比较普通变量的情况： l用系统给定的数据类型定义变量 l在程序中使用变量处理问题 如何定义结构体类型？ struct 结构体名 类型标识符 成员名； ; 关键字 用户指定 /*struct 结构体名合称“结构类型标识符”*/ /*成员表列*/ /*此处分号不能省略*/ 一个示例 【例一】 main() struct student int number; char name6; char sex; int age; char address20; ; 本质上，它定义了一个名 为”student”的“结构体类 型”（表头）。 numberName6sexageAddress20 小结：什么是“结构体类型”？ l用户自己定义的构造型数据类型 l由若干数据项（成员）组成 l同一结构体中的成员可以具有不同的数据 类型 l注意成员定义与普通变量定义的区别： 成员定义时不为其分配内存 变量定义时为其分配内存 结构体类型的特点： l 组成结构体的成员本身必须是一种已有定义的数据： n基本类型成员（整型/字符型/实型） n指针类型成员 n数组类成员 n其他构造类成员(包括已定义的另一种结构体 ） n 注意：成员变量，故成员名可与变量名同名 n结构体类型可以有千千万万种，表示由若干不同数据项 组 成的复合类型。 l 定义结构体类型时，系统不会为该结构体分配内存（只 是定义类型，而非变量声明） 2、结构体类型变量的定义 定义了以上结构体类型后,struct student 相当于标准数据 类型关键字char, int ,float我们可以用它来定义“结构体 变量”。 在结构体类型定义后，用 struct 结构体名 复合词定义 struct 结构体名 ； struct 结构体名 变量名1，变量名2， 变量名n; 如：struct student a,b30,*p; a 为struct student类型的变量 b 为struct student类型的数组（每个元素都是一个结构 体变量，都有众成员） p 为指向struct student类型的指针变量 还有两种合二为一方法 在定义结构体类型的同时定义结构体类型变量 struct 结构体名 变量名1，变量名2， 变量名n; 直接定义结构体类型变量 struct 变量名1，变量名2， 变量名n; 实际使用中，还可以使用以下形式： 先定义 #define STU struct student 尔后 STU student1,student2; 【例二】定义结构体类 型的同时定义结构体 类型变量。 main() struct student int number; char name6; char sex; int age; char address20; a,b30,*p; 【例三】不定义结构体类 型，直接定义结构体类型 变量。 main() struct int number; char name6; char sex; int age; char address20; a,b30,*p; 其他有关知识 l 实际使用中，还可以使用以下形式： #define STU struct student STU stu1,stu2; l 比较一下两种变量定义方式的异同： l int a,b,c; 定义三个整型变量，每个变量占二个字节，可 单独赋值。 l struct student a,b,c; 定义三个结构体类型变量，每个变量下有若干“ 成员”。其占用的内存长度等于各成员项长度之 和。 示例 【例四】 main() struct student int number; char name6; char sex; int age; char address20; ; printf(“%dn “,sizeof(struct student); 结果： 31 示例 【例五】若有以下定义，则正确的赋值语句为 。 struct complex float real; float image; ; struct value int no; struct complex com; val1; A) com.real=1; B) plex.real=1; C) .real=1; D) val1.real=1; 答案：C）.real=1 3、结构体变量的初始化和赋值 l使一个结构体变量获得数据“值”(实际 上是给其各个成员赋值)有三种方法： n 定义时初始化之 n 用赋值语句对各成员分别赋值 n 同类型的结构体变量间相互赋值 如 student1=student2 示例： 定义时初始化之 【例六】 main() struct char name15; char class12; long num; stu=“Wenli“,“Computer“,200113; printf(“%sn%sn%ldn“,,stu.class,stu.num); 结果：结果：WenliWenli Computer 1Computer 1 200113 200113 示例： 用赋值语句对各成员分别赋值 【例七】 main() struct char name15; char class12; long num; stu=“Wenli“,“Computer“,200113; 0=1; stu.class2=A; stu.num=1111; printf(“%s,%s,%dn“,,stu.class,stu.num); 结果：结果： 1 1enlienli, ,CoAputerCoAputer,1111,1111 示例： 用赋值语句对各成员分别赋值 【例七】 main() struct char name15; char class12; long num; stu=“Wenli“,“Computer 1“,200113; 0=1; stu.class2=A; stu.num=1111; printf(“%s,%s,%dn“,,stu.class,stu.num); 结果：结果： 1 1enlienli, ,CoAputerCoAputer,1111,1111 进行所谓“结构体变量赋值”只能逐个成 员进行，不能将结构体变量作为一个整体 进行输入和输出。如对结构体变量stu， 以下语句是错误的： scanf(“%s,%s,%ld”,stu); printf(“%s,%s,%ld”,stu); 正确编程： main() struct char name15; char class12; long num; stu; scanf(“%s“,); scanf(“%s“,stu.class); scanf(“%ld“, printf(“%s,%s,%ldn“,,stu.class,stu.num); 亦可用以下赋值语句： strcpy(,”wenli”); strcpy(stu.class, “Computer”); stu.num=200113; 为什么 啊？ 但是如果改为 =”wenli ”是错误的。 4、结构体变量的引用 l 只能引用其成员变量 用圆点（成员运算符）优先级最高 如 val1.no+ sum=.real+.image l 可以将成员变量按普通变量运算方式处理，包 括取地址： ; unsigned months =0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; main() struct datetp d; printf(“请输入年 月 日:“); scanf(“%u%u%u“, if (d.year%4=0 printf(“%d年%d月%d日是该年的第%d天。n“, d.year,d.month, d.day, getdays(d); getdays(【2】date) unsigned days=0,i; for(i=1;iage （指针变量名.成员名） 此时： p-age+ 等效于（p-age）+ 先得 到成员值，再使它加1； +p-age 等效于 +(p-age) 先使成 员 值加1，再使用之。 struct tm int hours,minutes,seconds; main() struct tm time; time.hours=time.minutes=time.seconds=0; clrscr(); printf(“Now, press any key to begin my clock.“); getch(); for(;) update( display( update(struct tm *t) (*t).seconds+; if (*t).seconds=60) (*t).seconds=0; (*t).minutes+; if (*t).minutes=60) (*t).minutes=0; (*t).hours+; if(*t).hours=24) (*t).hours=0; delay(); display(struct tm *t) clrscr(); printf(“%d:“,(*t).hours); printf(“%d:“,(*t).minutes); printf(“%dn“,(*t).seconds); delay() long int t; for(t=1;t 结果有什么变化？ 7、链表 特点： 按需分配内存 不连续存放 有一个“头指针”（head）变量 每个结点中应包括一个指针变量，用它存放下一结点的 地址。 最后一个结点的地址部分存放一个“NULL” (空地址）。 链表结点定义形式 l 定义形式： struct student int number; char name6; struct student *next; ; 链表操作常用技术语句 l p=p-next 在链表结点间顺序移动指针 将p原来所指结点中next的值赋给p，而p-next值即下一 结点起始地址，故p=p-next 的作用是使p指向下一结点起始 地址。 l p2-next=p1 将新结点添加到现在链表中 如果p2是链表中的末结点，p1指新建结点，此句的功能是 使p1所指新结点变成链表中的新的末结点。 l p2-next=NULL 让p2所在结点成为链表中最后结点 示例 若已建立下面的链表结构，指针p 指向某单向链表的首结点，如下图 所示。 struct node int data; struct node *next; *p; 以下语句能正确输出该链表所有结 点的数据成员data的是 。 A) for ( ;p!=NULL;p+) printf(“%7d,”,p-data); B) for ( ;!p;p=p-next) printf(“%7d,”,(*p).data); C) while (p) printf(“%7d,”,(*p).data); p=p-next; D) while (p!=NULL) printf(“%7d,”, p-data); p+; 答案：C 链表指针p+表示什么？ main() struct stu int num; char *name; int age; st=12,“ABC“,100,*p= clrscr(); printf(“%pn“,p+); printf(“%pn“,p+); printf(“%pn“,p+); printf(“%pn“,p+); printf(“%dn“,sizeof(st); 结果： FFD2 FFD8 FFDE FFE4 6 结论： 若p指向某个结构体变量， 则 p+ 的功能是将指针 p 移到本结点后的存储单 元，而不是本结点的下一 个成员处。 所以链表中不能用p+进 行结点间的跳转。 静态链表 的建立 P274 例11.7 #define NULL 0 struct student long num; float score; struct student *next; ; main() struct student a,b,c,*head,*p; a.num=99101;a.score=89.5; b.num=99103;b.score=90; c.num=99107;c.score=85; head= a.next= b.next= c.next=NULL; p=head; do printf(“%ld,%.1fn“,p-num,p-score); p=p-next; while(p!=NULL); 注意有关技巧： 结点是如何定义的？ 结点是如何建立的？ 如何使诸结点形成链 表？ 最后一个结点如何建 立？ 如何从一个结点转到 下一结点？ 如何遍历所有结点？ 二、内存分配函数 1、“动态内存分配”的概念 使用户程序能在运行期间动态地申请和释放内存空间 ，从而更有效地利用内存并提高程序设计的灵活性。 如，为了保证程序的通用性，最大需要建立一个 1000个元素的字符数组，每个数组元素占30个字符，共 需30000个字节存储空间。但程序某次运行时，可能只使 用30个数组元素，于是就有29100个字节的已分配存储空 间被浪费。 此时，可通过动态内存分配技术，将程序设计成运行 时才向计算机申请内存，并在用完时立即释放占用的内存 空间。 使用动态内存分配技术建立的链表称为“动态链表”。 2、动态内存分配函数 P275/P387 以下函数在malloc.h或stdlib.h中定义（n,x为无符号整数 ，p为指针变量）： l void *malloc(x) 分配一个长度为x字节的连续空间，分配成功返回起始 地址指针，分配失败（内存不足）返回NULL l void *calloc(n,x) 分配n个长度为x字节的连续空间（成败结果同上） l void *realloc(p,x) 将p所指的已分配空间大小调整为x个字节 l void free(p) 将由以上各函数申请的以p为首地址的内存空间全部释放 动态内存分配 函数使用示例 #include “stdlib.h“ main( ) char *p; p=(char *)malloc(17); if (!p) printf(“内存分配出错“); exit(1); strcpy(p,“This is 16 chars“); /*如果超过16个字符，可能破坏程序其他部分*/ p=(char *)realloc(p,18); if (p=NULL) printf(“内存分配出错“); exit(1); strcat(p,“.“); printf(p); free(p); 结果：结果：This is 16 chars.This is 16 chars. 动态链表的建立和遍历示例 （后进先出的数据结构，即所谓“栈”） #define NULL 0 struct info int data; struct info *next; ; main() struct info *base,*p; int n; base=NULL; for(n=0;ndata=n+1; p-data=n+1; p-next=base; p-next=base; base=p; base=p; while (p!=NULL) while (p!=NULL) printf printf(“%4d“,p-data);(“%4d“,p-data); p=p-next; p=p-next; 结果：10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 动态链表的建 立和遍历示例 (以建立P274链表为例) #define NULL 0 struct info long num; int score; struct info *next; ; main() struct info *head,*p1,*p2; int n=1; clrscr(); head=p1=p2=(head=p1=p2=(structstruct info *) info *)mallocmalloc( (sizeofsizeof( (struct struct info); info); printf printf(“ (“请输入第请输入第%d d个同学的学号和成绩个同学的学号和成绩:“,:“,n+);n+); scanf scanf(“%ld,%d“,(“%ld,%d“, while(p1-num!=0) while(p1-num!=0) p1=( p1=(structstruct info *) info *)mallocmalloc( (sizeofsizeof( (structstruct info); info); if(!p1) if(!p1) printf printf(“ (“内存分配出错内存分配出错! “); ! “); exit();exit(); printf printf(“ (“请输入第请输入第%d d个同学的学号和成绩个同学的学号和成绩:“,:“,n+);n+); scanf scanf(“%ld,%d“,(“%ld,%d“, p2-next=p1; p2-next=p1; p2=p1; p2=p1; p2-next=NULL; p2-next=NULL; p1=head; p1=head; while(p1-next!=NULL) while(p1-next!=NULL) printf printf(“%ld,%dn“,p1-num,p1-score);(“%ld,%dn“,p1-num,p1-score); p1=p1-next; p1=p1-next; 三、共用体（联合体） l1、概述 P287 与结构体相似，共用体也是一种用户 自己定义的构造型数据，其成员也可以具 有不同的数据类型，但共用体将几种不同 的数据项存放在同一段内存单元中。所以 ，每一时刻只能有一个成员存在占用 分配给该共用体的内存空间（新进旧出） 。该共用体的数据长度等于最长的成员长 度。 如何定义共用体类型？ union 共用体名 类型标识符 成员名； ; 关键字 用户指定 /*union 共用体名合称“共用类型标识符”*/ /*成员表列*/ /*此处分号不能省略*/ 示例 union data int i; char ch; float p; ; 3、共用体变量的声明 用union 共用体名 复合词声明 union 共用体名 ； union 共用体名 变量名1，变量名2， 变量名n; 在定义共用体类型的同时声明 union 共用体名 变量名1，变量名2， 变量名n; 直接声明共用体类型变量 union 变量名1，变量名2， 变量名n; 共用体变量的引用 l 共用体变量的引用与结构体相似 只能引用其成员变量，不能引用共用体变量本 身 正确：printf(“%d”,data.i); 错误：printf(“%d”,data); 不能对共用体变量赋值，不能初始化，不能作 为 函数参数！ 见P289示例 允许两个同类型共用体之间相互赋值。 可通过指针引用。 示例 main() union u_type int i; char ch6; long s; ; struct st_type union u_type u; float score3; ; printf(“%dn“,sizeof(struct st_type); 结果：18 示例 main() union example struct int x; int y; in; int a2; e=0,0; e.a0=1; e.a1=2; printf(“%d,%dn“,e.in.x,e.in.y); 结果：1,2 四、枚举类型 l1、概述 P291 所谓“枚举”，是指将变量的值一一列举出来， 变量的值只限于列举出来的值的范围内。 枚举类型也是用户自定义的数据类型，用此 种类型声明的变量只能取指定的若干值之一 。 2、定义枚举类型 一般形式 enum cnred,yellow,blue,while,black; enum daysun,mon,tue,wed,thu,fri,sat; 0 , 1 , 2 , 3, 4, 5 （有值常量） 花括号中间的数据项称“枚举元素”或“枚举常 量”，是用户定义的标识符。 3、枚举型变量的声明 enum cn a,b,c; enum day x,y,z; 亦可在定义类型时同时声明枚举型变量： enum cnred,yellow,blue,white,black a,b,c; 【注意】枚举元素为有值常量，默认为0,1,2,3 但定义时不能将 enum cnred,yellow,blue,while,black; 写成 enum cn0,1,2,3,4; 也不能对元素直接赋值，如red=3; 应先进行强制类型转