第8章 结构体与共用体

1、苏小红,第8章 结构体与共用体,C语言大学实用教程,本章内容,结构体（结构structure） 、共用体（联合union）类型的定义 结构体变量、结构体数组 结构体变量、结构体数组与指针、函数的关系 用结构体实现动态数据结构 链表的概念及操作原理,从基本数据类型到抽象数据类型,二进制数 在早期的机器指令及汇编语言中，数据对象均用二进制数表示，没有类型的概念,基本数据类型 在高级语言中引入了基本数据类型：整型、实型、字符型等 基本数据类型不能方便的解决所有问题，有些语言（如PL/1）中试图规定较多的类型，如数组、树、栈等，但实践证明不是个好办法,用户自己构造数据类型-复合数据类型 表示复杂的数据

2、对象，典型的代表就是“结构体”，数组、指针也可算作此类,抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT） 在复合数据类型基础上增加了对数据的操作 类跨时代的进步 例如汽车就是一种ADT,思考一个问题,在程序里表示一个人（姓名、年龄、性别、），怎么表示？ 想表示多个人呢？ 如何用计算机程序实现下述表格的管理？,表8-1 某学校学生成绩管理表,数组的解决方法,int studentId30; /* 最多可以管理30个学生, 每个学生的学号用数组的下标表示*/ charstudentName1030; charstudentSex230; int timeOfEnter30; /*入

3、学时间用int表示*/ int scoreComputer30;/*计算机原理课的成绩*/ int scoreEnglish30; /*英语课的成绩*/ int scoreMath30; /*数学课的成绩*/ int scoreMusic30; /*音乐课的成绩*/,数组的解决方法,int studentId30 = 1,2,3,4,5,6; charstudentName1030 = 令狐冲,林平之, 岳灵珊,任莹莹; charstudentSex230 = 男,男,女,女; int timeOfEnter30 = 1999,1999,1999,1999; int scoreComputer

4、30 = 90,78,89,78; int scoreEnglish30 = 83,92,72,95; int scoreMath30 = 72,88,98,87; int scoreMusic30 = 82,78,66,90;,数组的解决方法,数据的内存管理方式,数组的解决方法,分配内存不集中，寻址效率不高 对数组进行赋初值时，容易发生错位 结构显得比较零散，不容易管理,希望的内存分配图,结构体的解决方法,struct STUDENT int studentID; /*每个学生的序号*/ char studentName10;/*每个学生的姓名*/ char studentSex4; /*每

5、个学生的性别*/ inttimeOfEnter; /*每个学生的入学时间*/ intscoreComputer; /*每个学生的计算机原理成绩*/ intscoreEnglish; /*每个学生的英语成绩*/ intscoreMath; /*每个学生的数学成绩*/ intscoreMusic; /*每个学生的音乐成绩*/ ; struct STUDENT是一个类型 struct STUDENT students4; students0.studentNamestudents0.Sex 它们都是变量，一般称为结构的成员变量,用户自定义的数据类型,结构体： 把关系紧密且逻辑相关的多种不同类型的变量

6、组织到统一的名字之下，也称复合数据类型 这种类型的变量占用相邻的一段内存单元 共用体： 把情形互斥但又逻辑相关的多种不同类型的变量组织在一起 这种类型的变量占用同一段内存单元，因此每一时刻只有一个数据起作用,struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; ;,structure definition形成一个样板，用于生成结构体变量。,一般形式：,struct 结构体名 类型关键字 成员名1； 类型关键字 成员名2 . 类型关键字 成员名n ;,构成结构体的变量称为结构体的成员（m

7、ember）， 也称元素（element）或域（filed）,结构体的定义只定义了数据的形式，即声明了一种复杂的数据类型，并未生成任何变量。,结构体的定义,先定义结构体类型再定义变量名,在定义类型的同时定义变量,直接定义结构体变量（不出现结构体名）,struct student student1,student2;,struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; student1,student2;,struct int num; char name20; char sex; i

8、nt age; float score; char addr30; student1,student2;,结构体变量的定义,结构体变量的定义,用typedef为已存在的类型定义新名字 struct student int num; char name20; char sex; int age; float score; char addr30; ; typedef struct student STUD; STUD student1,student2; 用STUD代替 struct student类型；,结构体定义可以嵌套,struct date int month; int day; int

9、 year; ; typedef struct date DATE;,struct student int num; char name20; char sex; int age; DATE birthday; char addr30; student1,student2;,struct student 占用内存字节数=?,double 占用内存字节数 = 8,结构体变量的定义,结构（Structure）的内存占用,一个结构变量的成员变量在内存中是相邻的 整个结构变量的将占用多少内存呢？ 是所有成员变量的内存总和吗？ 事实上，所有数据类型在内存中都是从偶数地址开始存放的，且结构所占的实际空间一

10、般是按照机器字长对齐的 不同的编译器、不同的平台，对齐方式会有变化，不过一般的编译器都可以设定按照多大对齐 我们可以用sizeof来获得结构的大小,结构体指针,struct pointint x;int y; struct point pt; /*定义结构体变量*/ struct point *ppt; /*定义结构体指针*/ ppt = /*指向运算符*/ 第二种更常用,定义:,struct STUDENT intstudentID; charstudentName10; char studentSex4; struct date timeOfEnter; int scoreComputer

11、; int scoreEnglish; int scoreMath; int scoreMusic; ; struct STUDENT stu30;,结构体数组,struct STUDENT intstudentID; charstudentName10; char studentSex4; struct date timeOfEnter; int scoreComputer; int scoreEnglish; int scoreMath; int scoreMusic; ; struct STUDENT stu30 = 1,令狐冲,男,1999,12,20,90,83,72,82, 2,林

12、平之,男,1999,07,06,78,92,88,78, 3,岳灵珊,女,1999,07,06,89,72,98,66, 4,任莹莹,女,1999,07,06,78,95,87,90 ;,初始化,结构体数组,结构体数组的指针,struct STUDENT *pt; pt = stu;,stu0,stu1,stu2,pt,pt+,stu3,for (pt=stu; ptscoreComputer; sum1 = sum1 + pt-scoreEnglish; sum2 = sum2 + pt-scoreMath; sum3 = sum3 + pt-scoreMusic; for (i=0; i4

13、; i+) averagei = sumi/4; printf(%20s : %4.2fn, namei, *(average+i); ,例8.2:利用指向结构体数组的指针计算学生各科的平均成绩,例8.2,main() struct STUDENT *pt; float sum4 = 0.0,average4 = 0.0; int i; char *name=score of Computer,score of English, score of Math,score of Music; pt = stu; /*pt指向结构体数组的第一个元素*/ for (pt=stu; ptscoreCom

14、puter; sum1 = sum1 + pt-scoreEnglish; sum2 = sum2 + pt-scoreMath; sum3 = sum3 + pt-scoreMusic; for (i=0; i4; i+) averagei = sumi/4; printf(%20s : %4.2fn, namei, *(average+i); ,例8.1 :洗牌和发牌模拟,一付扑克有52张牌，分为4种花色(Suit)： 黑桃(Spades)、红桃(Hearts)、草花(Clubs)、方块(Diamonds) 每种花色有13张牌面(Face)： A，2，3，4，5，6，7，8，9，10，Ja

15、ck，Queen，King 设计一个结构体表示一张牌，由两个成分组成：花色、牌面： struct CARD char suit10; char face10; ; struct CARD card52; /*顺序存放扑克牌*/ int result52; /*存放洗牌发牌结果*/ char *suit = Spades,Hearts,Clubs,Diamonds; char *face = A,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,jack,Queen,King;,例8.1 :洗牌和发牌模拟,发牌过程 将52张牌按照随机的顺序存放 算法步骤： 产生051的随机数，将其放于resulti内。

16、i=i+1 如果i=51，则重复第2步，否则，结束循环 输出结果 存在一个致命的问题： 在重复第2步时，产生的随机数可能与以前产生的随机数相同，相同意味着52张牌中出现2张以上相同的牌,例8.1 :洗牌和发牌模拟,解决方法 增加一步，判断新产生的随机数以前是否出现过 如果出现过，则放弃；如果以前未出现过，则保留 算法步骤： 产生051的随机数m，将其放于resulti内。 判断resulti在以前(result0resulti-1)是否出现过。如果出现过，则回到第2步；如果没出现过，则i=i+1 如果i=51，则重复第23步，否则，结束循环 输出结果,例8.1 :洗牌和发牌模拟,算法缺陷: 随

17、着随机数数量的增加，新的随机数与已经产生的随机数相同的可能性越来越大，有可能出现算法延迟问题 高效算法 将按照花色与牌面的顺序存放的牌（cardi）随机打乱 每次循环，程序选择一个051的随机数j，然后将数组中当前的CARD结构cardi与随机选出的j所在的数组元素cardj结构进行交换,例8.1 :洗牌和发牌模拟（P313）,用结构体数组做函数参数 /*函数功能：将52张牌按黑桃、红桃、草花、方块花色顺序，面值按AK的顺序排列 函数参数：结构体数组wCard，表示不同花色和面值的52张牌 指针变量wFace，表示指向面值字符串数组face的指针 指针变量wSuit，表示指向花色字符串数组su

18、it的指针 函数返回值：无 */ void FillCard(struct CARD wCard,char *wFace,char *wSuit) inti; for (i=0; i52; i+) strcpy(wCardi.suit, wSuiti/13); strcpy(wCardi.face, wFacei%13); ,用结构体指针做函数参数 /*函数功能：将52张牌的顺序打乱， 函数参数：结构体数组变量wCard，表示52张牌 函数返回值：无 */ void Shuffle(struct CARD *wCard) int i,j; struct card temp; for (i=0;

19、 i52; i+) j = rand()%52; /*j = random(52);TC的库函数*/ temp = wCardi; wCardi = wCardj; wCardj = temp; /* 洗牌过程 */ ,例8.1 :洗牌和发牌模拟（P313）,用结构体指针做函数参数 /*函数功能：输出发牌结果 函数参数：结构体数组变量wCard，表示有52张牌 函数返回值：无 */ void Deal(struct CARD *wCard) int i; for (i=0; i52; i+)/*输出发牌结果*/ printf(%10s%10sn, wCardi.suit, wCardi.fac

20、e); ,例8.1 :洗牌和发牌模拟（P313）,结构体与函数,向函数传递结构体的单个成员 单向值传递，函数内对结构内容的修改不影响原结构 向函数传递结构体的完整结构 单向值传递，函数内对结构内容的修改不影响原结构，开销大 向函数传递结构体的首地址 用结构体数组或者结构体指针做函数参数 除提高效率外，还可以修改结构体指针所指向的结构体的内容,思考,下面的结构什么意思？ struct temp int data; struct temp pt; TC下的错误提示： Undefined structure temp Structure size too large VC下的错误提示： pt use

21、s undefined struct temp 下面的的呢？ struct temp int data; struct temp *pt;,动态数据结构,结构体声明时不能包含自我，但可以包含指向本结构体类型的指针变量 链表（Linked table） struct Link int data; struct Link *next; ,位字段,想表达人的姓名、出生年、月、日，都定义什么类型的成员变量？ struct personchar name12;int year;char month;char day; ; 这样有很多的空间浪费，比如month只可能取值1-12，4bits足够,位字段,struct personchar name12;unsigned int year : 12; unsigned int month : 4;unsigned int day : 5; ; 调整成员顺序可以让结构更紧凑 每个位段都可以当作一个无符号整型数使用 表达范围当然受限，而且当然不能取地址,共用体，或称为联合（Union）,union numbershort x;char ch; float y; 基本