第九章结构体

,第九章,结构体,本章要点,掌握结构体变量的定义和引用 学会用指针处理链表,主要内容,9.1 概述 9.2 定义结构体类型变量的方法 9.3 结构体变量的引用 9.4 结构体变量的初始化 9.5 结构体数组,主要内容,9.指向结构体类型数据的指针 9.7 用指针处理链表 9.8 共用体 9.9 枚举类型 9.10 用typedef定义类型,9.1 概述,问题定义： 有时需要将不同类型的数据组合成一个有机 的整体,以便于描述和引用。如： 一个学生有学号/姓名/性别/年龄/成绩/地址等属性 int num; char name20; char sex; int age; int char addr30;,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。,结构体,C语言允许用户自己建立不同类型数据组合型数据结构，它们称之为：“结构体”。 数组: 包含的变量具有相同的数据类型 结构：包含的变量可为不同的数据类型,9.1 概述,声明一个结构体类型的一般形式为： struct 结构体名 成员表列; 关键字 struct 用来引出一个结构体定义 结构体名为可自定义，必需符合标识符的规定 花括号内进行不同类型的变量的声明,如： struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30;,9.2 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变量： (1)先声明结构体类型再定义变量名 struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; ; struct student student1, student2; | | | 结构体类型名 结构体变量名 先定义struct student结构类型 再用struct student结构类型定义student1和student2变量,9.2 定义结构体类型变量的方法,(2)在声明类型的同时定义变量 struct 结构体名 成员表列 变量名表列;,9.2 定义结构体类型变量的方法,例如： struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1,student2;,student 是结构体名 num, name20, sex,age,score, addr30是student 结构体的成员 student1,student2是student 结构体类型变量,9.2 定义结构体类型变量的方法,(3) 直接定义结构体类型变量 其一般形式为: struct 成员表列 变量名表列; 即不出现结构体名。,struct int num; char name20; char sex; student1,student2;,说明： 结构体名是一种类型，与变量是不同的概念。 只能对变量赋值、存取或运算,而不能对一个类型 （结构体名）赋值、存取或运算。在编译时,对类型是不分配空间,只对变量分配空间。 (2)对结构体中的成员,可以单独使用,但不能单独出现。 (3)成员名可与程序中的变量名相同,二者不代表同一对象。 (4)成员也可以是一个结构体类型的变量。,以下数据结构如何定义？,struct date int month; int day; int year; struct int num; char name20; char sex; struct date birthday; float score; boy1, boy2;,1）定义一个结构date，由month(月)、day(日)、year(年) 三个成员组成。 2）定义并说明变量 boy1 和 boy2 时，其中的成员birthday被说明为data结构类型。,类型定义符typedef P326,语言不仅提供了丰富的数据类型，而且还允许由用户自己定义类型说明符，也就是说允许由用户为数据类型取“别名”。,typedef 定义的一般形式为： typedef 原类型名 新类型名,typedef int INTEGER; INTEGER a,b; INTEGER作为int的别名，以后可以用来代替int作整型变量的类型说明。,#include “stdio.h“ typedef int INTEGER; /定义int的别名为 INTEGER void main() INTEGER a,b; /定义变量a,b的类型为INTEGER (int) a=2,b=3; printf(“%d,%d“,a,b);,struct student char name20; int age; char sex; ; typedef struct student STU; /定义STU代替student结构类型 void main() STU boy1, boy2; /定义结构变量boy1,boy2， /类型为struct student boy1.age=20; printf(“%d“, boy1.age); ,用typedef定义类型 功能：用自定义名字为已有数据类型命名 类型定义简单形式： typedef type name;,例 typedef int INTEGER;,类型定义语句关键字,已有数据类型名,用户定义的类型名,例 typedef float REAL;,类型定义后,与已有类型一样使用,例 INTEGER a,b,c; REAL f1,f2;,说明: 1.typedef 没有创造新数据类型 2.typedef 是定义类型,不能定义变量 3.typedef 与 define 不同,define typedef 预编译时处理 编译时处理 简单字符置换 为已有类型命名,宏定义： #define,#include “stdio.h“ #define INTEGER int /定义宏 INTEGER 为int /编译时用int替换INTEGER void main() INTEGER a,b; a=2,b=3; printf(“%d,%d“,a,b);,#include “stdio.h“ #define F float typedef int INTEGER; /定义int的别名为 INTEGER void main() void print(); INTEGER a=2,b=3; /定义变量a,b的类型为INTEGER (int) F f=2.3; printf(“a=%d,b=%d, f=%3.2fn“,a,b,f); print(); typedef char * CH; typedef char CHAR; void print() CH c10; CHAR *s=“sohu“; *c=“GDUT“; printf(“%sn“,*c); printf(“%sn“,s),9.3结构体变量的引用,定义了结构体变量以后,引用变量应遵守以下规则: 1)不能将一个结构体变量整体输入和输出 只能对各个成员分别进行输入和输出。 例如: 已定义student1和student2为结构体变量并且它们已有值。 printf(“%d,%s,%c,%d,%f,%sn“,student1);,9.3结构体变量的引用,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=10010;,“.“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。上面赋值语句的作用是将整数10010赋给student1变量中的成员num。,9.3结构体变量的引用,2)只能对最低级的成员进行赋值或运算。 如果成员本身又属一个结构体类型,则要用成员运算符,找到最低的一级的成员。,可以这样访问各成员: student1.num student1.birthday.month,例如:变量student1的结构如下：,#include “stdio.h“ #include “string.h“ struct birthday int month; int day; int year; typedef struct student char name20; char sex; struct birthday date ; S; void main() S boy1, boy2; printf(“输入名字“); gets(); printf(“输入出生年“); scanf(“%d“, ,9.3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+; +student2.age;,由于“运算符的优先级最高,因此student1.age 是对student1.age进行自加运算,而不是先对age进行自加运算。,9.3结构体变量的引用,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。 例如： scanf(“%d“, (输出student1的首地址),结构体变量的地址主要用作函数参数, 用来传递结构体变量的地址。,9.结构体变量的初始化,但不能用以下语句整体读入结构体变量, 例如： scanf(“%d,s,c,d,f,s“,student1); 结构体变量的地址主要用作函数参数,传递结构体变量的地址。,#include void main() struct student /* 定义student结构体同时定义变量*/ long int num; /* 结构体中的成员*/ char name20; char sex; char addr20; /* 对结构体变量a赋初值*/ a =10101,“LiLin“,M,“123 Beijing Road“; printf(“No.:%ldnname:%sn“,a.num, ); printf(“sex:%cnaddress:%sn“,a.sex,a.addr ); ,修改程序如下： #include void main() struct student /* 定义student结构体*/ long int num; /* 结构体中的成员*/ char name20; char sex; char addr20; ; /* 定义结构体变量a并赋初值*/ struct student a =10101,“LiLin“,M,“123 Beijing Road“; printf(“No.:%ldnname:%sn“,a.num, ); printf(“sex:%cnaddress:%sn“,a.sex,a.addr ); ,修改程序如下： #include void main() struct /* 定义结构体*/ long int num; /* 结构体中的成员*/ char name20; char sex; char addr20; a =10101,“LiLin“,M,“123 Beijing Road“; /* 直接定义结构体变量a并赋初值，无结构体名*/ printf(“No.:%ldnname:%sn“,a.num, ); printf(“sex:%cnaddress:%sn“,a.sex,a.addr ); ,分析以下程序的输出结果： struct date int year; int month; int day; typedef struct student long int num; char name20; char sex; struct date birthday; char addr20; STU; void main() /* 定义对结构体变量a，并赋初值*/ STU a=10101,“LiLin“,M, 1990,2,12, “123 Beijing Road“; printf(“No.:%ldnName:%sn“, a.num,); printf(“Sex:%cnAddress:%sn“, a.sex,a.addr); printf(“Birthday: %d.“, a.birthday.year ); printf(“%d.%dn“ , a.birthday.month, a.birthday.day );,如果不在定义时赋值，如何给变量赋值： a=10101,“LiLin“,M, 1990,2,12, “123 Beijing Road“;,#include void main() struct date int year; int month; int day; ; struct student long int num; char name20; char sex; struct date birthday; char addr20; ; struct student a;/* 定义一个结构体变量a*/,对结构体成员赋值：,a.num=10101; a.sex=M; a.birthday.year=1990; a.birthday.month=2; a.birthday.day=12; strcpy(, “LiLin“); strcpy(a.addr, “123 Beijing Road“);,例如:struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1,student2;,结构体变量的长度,在Turbo C 中结构体变量student的长度是多少个字节？,例如:struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1,student2;,9.4 结构体变量的长度 (课外知识）,2字节,20字节,1字节,2字节,4字节,30字节,共59字节,在Turbo C 中结构体变量student的长度是多少个字节？,#include “stdio.h“ void main() struct S1 char c; long int i; ; printf(“%d“, sizeof(struct S1);,以下程序的执行结果是什么？,字节对齐,为了加快计算机的取数速度，编译器默认会对结构体进行处理，让宽度为2的基本数据类型（short等）都位于能被2整除的地址上，让宽度为4的基本数据类型（int等）都位于能被4整除的地址上，以此类推。,字节对齐规则,1) 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员大小所整除； 2) 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节； 3) 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节,#include “stdio.h“ / TC2.0 VC typedef struct / offset size char c; / 0 1 long int i; / 1 4 char d; / 5 1 char s; S1; / 6 1 void main() S1 stu=A,1000, B, C; printf(“%d“, sizeof(S1);,以下程序的执行结果是什么？,#include “stdio.h“ / VC6.0 typedef struct / offset size char c; / 0 1 +3 long int i; / 4 4 char d; / 9 1 char s; S1; / 10 1 +2 void main() S1 stu=A,1000, B, C; printf(“%dn“, sizeof(S1);,65的16进制数为41 1000的16进制数为3E8,例如:struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1,student2;,思考：VC中结构体变量应分配多少内存单元？,2字节,20字节,1字节,2字节,4字节,30字节,共59字节,(在Turbo C 2.0 或Turbo C+ 3.0 中),#include “stdio.h“ struct student /偏移量 字节对齐 int num; / 4字节 0 char name20; / 20字节 4 char sex; / 1字节 24 +3 int age; / 4字节 28 float score; / 4字节 32 char addr30; student1; / 30字节 33 36 +30 最后再补上2 void main() printf(“%dn“, sizeof(student1);,9.5 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。,9.5 结构体数组,9.5.1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。例如： struct student int num;char name20;char sex;int age; float score;char addr30; ; struct student stu3;,以上定义了一个数组stu,数组有个元素,均为struct student类型数据。,9.5 结构体数组,也可以直接定义一个结构体数组,例如： struct student int num; stu3; 或： struct int num; stu3;,9.5 结构体数组,9.5.2 结构体数组的初始化 例如： struct student int num;char name20; char sex; int age; float score; char addr30; stu2= 10101,“LiLin“,M,18,87.5,“103 BeijingRoad“ ,10102,“Zhang Fun“,M,19,99,“130 Shanghai Road“;,9.5 结构体数组,结构体数组的初始化也可以用以下形式： struct student int num; ; struct student stu=,; 即先声明结构体类型,然后定义数组为该结构体类型,在定义数组时初始化。,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;“。,9.5.3 结构体数组应用举例,例9.2 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。 算法： 1、定义一个结构数组，包含成员为：候选人名，得票数 2、循环：输入一个候选人名（字符串），分别与三个候选人名比较，同名的成员得票数+1. 3、输出结果。,#include #include #define N 5 typedef struct person char name20; int count; Pers; Pers leader3=“li“,0,“zhang“,0,“fun“,0; void main() int i,j; char leader_name20; puts(“请输入候选人姓名（li, zhang, fun)：“); for(i=1;i=N;i+) scanf(“%s“,leader_name); for(j=0;j3;j+) if(strcmp(leader_name,)=0) leaderj.count+; printf(“n各候选人的得票数为:n“); for(i=0;i3;i+) printf(“%5s: %d票n“,,leaderi.count);,9.6 指向结构体类型数据的指针,一个结构体变量的指针是指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.,9.6 指向结构体类型数据的指针,以下3种形式等价： 结构体变量成员名 如 (*)成员名 (*).name -成员名 p-name 其中 - 称为指向运算符。,如果有： struct stu int name; char sex; stu1; struct stu *p= * 和(*p).name是不一样的。 因为“.”运算符的优先级最高，所以: * 等价于*() 而(*p).name 等价于 ,分析下列程序，是否正确？,#include “stdio.h“ void main() struct stu int *name; char sex; stu1; struct stu *p= ,#include #include struct student long num; char name20; char sex; float score; ; void main() struct student stu_1; struct student *p= ,定义指针变量p,指向struct student 类型的数据,指向的结构体变量中的成员,请分析以下几种运算： -name 得到指向的结构体变量中的成员name的值。 -name = (-name) 得到指向的结构体变量中的成员name的值, 用完该值后使它加。 -name = (-name) 将指向的结构体变量中的成员name的值加,然后再使用它。,9.6 指向结构体类型数据的指针,#include struct student int num; char name20; char sex; int age; struct student stu3 =10101,“Li Lin“,M,18, 10102,“Zhang Fun“,M,19, 10104,“WangMing“,F,20; void main() struct student *p; printf(“ No. Name ses age n“); for ( p=stu; pnum,p-name,p-sex,p-age); ,9.6 指向结构体类型数据的指针,注意： (1) 如果的初值为stu,即指向stu0,则加后p就指向stu1。 例如: (+p)-num 先使自加,然后得到它指向的元素中的num成员值(即10102)。 (p+)-num 先得到-num的值(即10101),然后使自加,指向stu1。 请注意以上二者的不同。,9.6 指向结构体类型数据的指针 p306,注意： (2) 程序已定义了是一个指向struct student类型数据的指针变量,它用来指向一个struct student类型的数据,不应用来指向stu数组元素中的某一成员。 例如: p=; 如果要将某一成员的地址赋给p,可以用强制类型转换,先将成员的地址转换成p的类型。 例如：=(struct student *) ,p+1时,1代表的仍然是增加结构体struct student 的长度,找出下列程序中的错误,#include struct student int num; char name20; char sex; int age; struct student stu3=10101,“Li Lin“,M,18, 10102,“Zhang Fun“,M,19, 10104,“WangMing“,F,20; void main() struct student *p; printf(“ No. Name ses age n“); p=; for( ; pnum,p-name,p-sex,p-age); ,以下改法是否正确？ p=(struct student *);,9.6 指向结构体类型数据的指针,9.6.3 用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数 将结构体变量的值传递给另一个函数,有3种方法: 用结构体变量的成员作参数。 (用法同普通变量) (2) 用结构体变量作参数。 (值传递的时间和空间开销较大) (3) 用指向结构体变量(或数组)的指针作参数. (传递的是结构体变量的首地址),9.6 指向结构体类型数据的指针,例9.5 有一个结构体变量stu,内含学生学号、姓名和3门课程的成绩。要求在main函数中赋予值,在另一函数print中将它们输出。 用结构体变量作函数参数。,#include #include “string.h“ #define FORMAT “%dn%sn%fn%fn%fn“ struct student /定义结构体student int num; char name20; float score3; ; void print(struct student); /print函数声明 void main() struct student stu; /定义student结构变量stu stu.num=12345; strcpy(,“LiLin“); stu.score0=67.5; stu.score1=89; stu.score2=78.6; print(stu); /调用函数print打印结构变量stu的值 void print( struct student stu ) /形式参数为结构体变量 printf(FORMAT,stu.num,, stu.score0,stu.score1,stu.score2); ,#include #define FORMAT “%dn%sn%fn%fn%fn“ struct student int num; char name20; float score3; stu=12345, “LiLi“,67.5, 89, 78.6; void main() void print(struct student *); /形参类型修改成指向结构体的指针变量 print( /用指针变量调用各成员的值 ,运行结果： 67.500000 89.000000 78.599998,例9.6 将上题改用指向结构体变量的指针作实参。, 9.7 用指针处理链表,9.7.1 链表概述 链表是一种常见的重要的数据结构,是动 态地进行存储分配的一种结构。 链表的组成： 头指针：存放一个地址,该地址指向链表中的第一个结点。 结点：（1)用户需要的实际数据 (2)下一个结点的指针,图9-8, 9.7 用指针处理链表,设计这样一种结构体类型： struct student int num; float score; struct student *next ; 成员num 和score用来存放结点中的有用数据(用户需要用到的数据), next是指针类型的成员,它指向struct student类型数据(即next所在的结构体类型),图9-9, 9.7 用指针处理链表,9.7.2 简单链表,本例中,所有结点都是在程序中定义的,不是临时 开辟的,也不能用完即释放,这种链表称为“静态链表“。, 9.7 用指针处理链表,9.7.4 建立动态链表 所谓建立动态链表是指在程序执行过程中从 无到有地建立起一个链表,即一个一个地开辟结 点和输入各结点数据,并建立起前后相链的关系 例 写一函数建立一个有一名学生数据的单向动态链表. 程序如下：,#include “stdlib.h“ #include “stdio.h“ struct student long int num; char name20; struct student *next; /指向下一结点的指针; int Ls= sizeof(struct student); void main() struct student *head, *p1, *p2; p1= (struct student *) malloc(Ls); /在内存中开辟一个空间节点 head=p2=p1; /头指针,p2,p1全部指向第一个节点; /对第一个结点赋值 printf(“请输入学号:“);scanf(“%ld“, ,请修改程序，完成一个有三个学生的动态链表,#include “stdlib.h“ #include “stdio.h“ struct student long int num; char name20; struct student *next; /指向下一结点的指针; int Ls= sizeof(struct student); void main() struct student *head, *p1, *p2; p1= (struct student *) malloc(Ls); /在内存中开辟一个空间节点 head=p2=p1; /头指针,p2,p1全部指向第一个节点; /对第一个结点赋值 printf(“请输入学号:“);scanf(“%ld“, ,请修改程序，完成一个有三个学生的动态链表,/* 第二个节点*/ p1=(struct student *)malloc(Ls); /在内存中开辟第2个空间节点 p2-next = p1; /第一个节点的下节指针指向p1 /对第2个结点赋值 printf(“请输入学号:“);scanf(“%ld“, ,打印动态链表函数,void print(struct student *head) /形参为链表头指针 struct student *p; p=head; /节点指针指向头指针 while(p-next!=NULL) /如果下一节点指针不为0 printf(“%ld %sn“,p-num,p-name); p=p-next; /节点指针指向下一节点 printf(“%ld %sn“,p-num,p-name); ,9.5 共用体 P317,共用体的概念 使几个不同的变量共占同一段内存的结构称为 “共用体“类型的结构.,定义共用体类型变量的一般形式为： union 共用体名 成员表列 变量表列;, 共用体定义,例如： union data union data shot int i; short i; char ch; 或 char ch; float f; float f; a,b,c; ; union data a,b,c;,共用体和结构体的比较： 结构体变量所占内存长度是各成员占的内存长度之和。每个成员分别占有其自己的内存单元。 共用体变量所占的内存长度等于最长的成员的长度。,/以下程序的执行结果？ #include “stdio.h“ union data int i; char ch; float f; union data a,b,c; typedef union danchar c; int m; double d; Du; Du x,y,z; void main() printf(“%dn“, sizeof(union data); printf(“%dn“, sizeof(Du);,共用体变量的引用方式 只有先定义了共用体变量才能引用它,而且不 能引用共用体变量,而只能引用共用体变量中的 成员。,例如:前面定义了a、b、c为共用体变量 a.i (引用共用体变量中的整型变量) a.ch(引用共用体变量中的字符变量) a.f (引用共用体变量中的实型变量),共用体类型数据的特点 (1)同一个内存段可以用来存放几种不同类型的成员,但在每一瞬时只能存放其中一种,而不是同时存放几种。 (2) 共用体变量中起作用的成员是最后一次存放的成员,在存入一个新的成员后原有的成员就失去作用。 (3) 共用体变量的地址和它的各成员的地址都是同一地址。,#include “stdio.h“ union data int i; char ch; float f; union data a,b,c; typedef union danchar c; int m; double d; Du; Du x,y,z; void main() x.c=a; x.m=65535; printf(“%dn“, sizeof(union data); printf(“%dn“, sizeof(Du);,观察以下程序执行过程中的变量内存,(4) 不能对共用体变量名赋值,也不能企图引用变量名来得到一个值,又不能在定义共用体变量时对它初始化。 (5) 不能把共用体变量作为函数参数,也不能使函数带回共用体变量,但可以使用指向共用体变量的指针 (6) 共用体类型可以出现在结构体类型定义中,也可以定义共用体数组。反之,结构体也可以出现在共用体类型定义中,数组也可以作为共用体的成员。,设有若干个人员的数据,其中有学生和教师。学生的数据中包括：姓名、号码、性别、职业、班级。教师的数据包括：姓名、号码、性别、职业、职务。可以看出,学生和教师所包含的数据是不同的。现要求把它们放在同一表格中。,#include struct int num; char name10; char sex; char job; union int banji; char position10; category; person2;/*先设人数为2*/,void main() int i; printf(“请输入号码 姓名 性别 职业(S/T)n“); for(i=0;i2;i+) scanf(“%d %s %c %c“, ,枚举,在实际问题中，有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。 例如，一个星期内只有七天，一年只有十二个月 如果把这些量说明为整型，字符型或其它类型，其取值可以会在允许范围之外。 为此，语言提供了一种称为“枚举”的类型。在“枚举”类型的定义中列举出所有可能的取值，被说明为该“枚举”类型的变量取值不能超过定义的范围。 应该说明的是，枚举类型是一种基本数据类型，而不是一种构造类型，因为它不能再分解为任何基本类型。,枚举类型的定义,枚举：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。 定义形式： enum 枚举名 枚举值表 ; 在枚举值表中应罗列出所有可用值。这些值也称为枚举元素。 例如： enum weekday sun,mou,tue,wed,thu,fri,sat ; 该枚举名为weekday，枚举值共有7个，即一周中的七天。凡被说明为weekday类型变量的取值只能是七天中的某一天。,说明： 在编译中,对枚举元素按常量处理,故称枚举常量。它们不是变量,不能对它们赋值。 (2) 枚举元素作为常量,它们是有值的,语言编译按定义时的顺序使它们的值为, (3) 枚