结构与联合_C语言快速入门与计算机二级备考

结构

声明结构体类型

• 结构体：本质是用户自己建立的，由不同类型数据组成的，组合类型的数据结构

• 一般形式为：structt 结构名 {成员列表(类型名 成员名;)}; 例如：

  struct Student{
  	int num; 
  	char name[20];
  	char sex;
  	int age; 
  	float score;
  	char pho[30];
  };//这里有分号！
  

• 结构体中的成员可以属于另一个结构体类型，嵌套使用，例如：

  struct date{int y; int m; int d;};
  struct Student{……struct date birthday;}//在Student内使用date的结构体类型
  

• 和本地变量一样，在函数内部声明的结构类型只能在函数内部使用，而在外部声明的结构类型可以被多个函数使用

定义结构体变量

• 定义结构体变量struct 结构类型名 结构体变量名;

  struct point{
  	int x;
  	int y;
  }//定义了point，包含x和y
  struct point p1,p2;//定义了point类型的p1,p2
  
  //声明结构时能够同时完成声明与定义结构变量，用于只需要几个结构体变量的情况，如下
  struct {
  	int x;
  	int y;
  } p1,p2; //p1与p2都是一种无名结构，里面包含了x和y
  struct point{
  	int x;
  	int y;
  }p1,p2; //p1与p2都是point,里面有x和y
  

• 为变量赋值结构体变量名.类型名=变量;

  例如：

  struct Student a;//定义学生a结构体变量
  a.name="lihua";
  a.age=18;
  a.birthday.mouth=10;
  
  struct Student a={“lihua”,18,10……};//必须按顺序，编译器自动对号入座
  
  struct Student a={.age=18, .birthday.mouth=10……};
  //可以只给部分值，类似于数组的初始化，没给的值将会被赋0
  
  struct Student b;
  a=b;//同结构体变量可以直接赋值
  

• .是一个取成员的运算符，类似数组的[]

  数组用[]和下标访问其中成员，如a[0]=10;

  结构用.和名字访问其中成员，如a.x=10;

结构体变量的运算

• 对于整个结构，可以直接用结构变量的名字，赋值、取地址、传递参数等

• p1=(struct point){5,10}; //强制类型转换，将5和10两个值转换为struct point类型的变量
  //相当于p1.x=5;p1.y=10;
  p1=p2;//相当于p1.x=p2.x;p1.y=p2.y
  
  //数组就无法做这两种运算
  

函数与结构

• 结构能传入函数/被函数返回

  从函数的((20241111170228-47u8xd5 "参数传递"))中得知，C在调用函数时，只能传递值给函数，变量与参数并不会有联系，结构类型同理（注意区分结构与数组的不同，结构并非指针）

  在作为函数参数时，被传入函数的并非外面的结构，而只是外面结构的克隆体，在不同函数内对其进行的操作将无法对原本的结构形成修改

  //设计一个输入结构的函数来说明
  struct a {
  	int x;
  	int y;
  };
  void input(struct a p){
  	scanf("%d", &p.x);
  	scanf("%d", &p.y);
  	//`.`取成员的优先级比`&`取地址高，所以`&a.x`表示取a.x的地址
  	printf("%d,%d\n", p.x, p.y);
  }
  int main(){
  	struct a test = { 0,0 };
  	input(test);
  	printf("%d,%d", test.x, test.y);
  	return 0;
  }
  //input函数中的p与main函数中的test没有关系，因为函数只能传递值而非量
  //因此，程序实际做的事是：将一个结构传入函数，在这个函数内对其修改，而没有返回回去
  //因此，两次输出并不会相同，表明这个函数无法对结构变量test修改
  
  //解决方法：利用结构变量可以直接赋值的特性，在函数中创立一个临时的结构变量，再将其返回
  struct a input()
  {
  	struct a p;
  	scanf("%d", &p.x);
  	scanf("%d", &p.y);
  	printf("%d,%d\n", p.x, p.y);
  	return p;//创建了一个临时的结构变量p作为替身，对其修改后返回
  }
  int main()
  {
  	struct a test = { 0,0 };
  	test=input();//将修改后返回的p赋给test
  	printf("%d,%d", test.x, test.y);
  	return 0;
  }
  

• 指向结构的指针

  与上面的例子相比，使用指针要比创建整个结构的替身这种做法更方便，更省空间

  用->运算符表示指针所指的结构变量中的成员，例如：

  struct date {
  	int month;
  	int day;
  	int year;
  }myday;
  struct date *p=&myday;//结构与数组不同，它不是指针,所以要用上&取地址
  //p这个指针指向myday这个结构变量
  (*p).month=12;
  //.运算符取出p所指的myday中的month
  //()强制类型转换将12变成date类型中的month
  
  p->month=12;//这样与上述代码效果相同
  //->运算符优先级高于对取出元素的运算
  

  由此可以对上文的结构输入程序进行修改：

  void main(){
  	struct a test={0,0};
  	input(&test);//将要修改的结构test的地址传入
  	printf("%d,%d", test.x, test.y);
  }//由于通过指针直接操作外面的test，所以不需要将p返回
  void input(struct a *p){
  	scanf("%d",&(p->x));
  	scanf("%d",&(p->y));
  }
  

结构的变体

• 结构数组

  为了方便定义多个结构体变量，使用结构数组

  结构数组可以同结构变量一样被赋值，被传递给一个函数

  有了结构数组，多个结构输入程序可以简化流程，不必一个一个结构成员输入

  struct date dates[100];//这就定义了一个结构数组
  //这表示一个数组dates，含有100元素
  //每个元素都是结构体变量struct date，都包含所有的结构体成员
  

• 结构中的结构

  在声明结构体变量时提到了结构体中嵌套使用结构体

  对于含嵌套的结构体，使用指针例：

  struct point{
  	int x;
  	int y;
  };//声明一个结构point
  struct rectangle{
  	struct point pt1;
  	struct point pt2;
  };//声明了一个嵌套了point结构的结构rectangle
  //包含关系为：{rectangle类型 [point类型 pt1（int x,y）][point类型 pt2（int x,y）]}
  struct rectangle r;
  r.pt1.x//对于rectangle类型的r，可以用这种方式取被嵌套的成员
  
  struct rectangle r,*rp;
  rp=&r;//声明了两个结构体变量，一个是r，另一个是指向r的指针
  r.pt1.x
  rp->pt1.x
  (r.pt1).x
  (rp->pt1).x//这四种形式等价
  rp->pt1->x//这种写法是错误的，因为pt1是指针
  

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联合

声明联合

• union 联合名 {成员列表(类型名 成员名;)};

  类似于结构struct，也由不同的成员构成，例如：

  union AnElt{
  	int i;
  	char c;
  } elt1,elt2; //同创建结构类型一样，此处创建了两个名为elt1与elt2的联合类型AnElt
  

联合的特点

• 与结构的区别在于结构的各个成员是相互独立的，但联合中的各个成员共用一个内存空间，同一时间内只有一个成员是有效的

  但是在使用时不能直接引用，要同结构体一样引用其中的成员

• 联合的大小是一个联合最大的成员

• 对于这些特点的解释：一个联合占据一定的内存空间，其中成员共同使用这些空间，当另一个成员使用时将会盖住原来成员的数据，而这些成员都无法超出联合的大小

联合的应用

• 初始化时，对联合的第一个成员初始化

• 利用union输出一个变量在内存中保存的各个字节

  typedef union{
  	int i;
  	char ch[sizeof(int)];
  }CHI;//创建一个联合并命名为CHI，其中包括一个整数i与一个长度为整数类型大小的字符数组
  int main()
  {
  	CHI test;
  	test.i=1234;//以1234为例，其16进制为00 00 04 D2
  	for(int i=0;i<sizeof(int);i++)
  	{
  	printf("%02hhX",test.ch[i]);
  	}
  return 0;
  }
  //注意：我们常用的x86计算机属于小端储存（数据的高字节保存在内存的高地址中）
  //例如：0x12345678在内存中分布为0x78|0x56|0x34|0x12（设从左到右内存地址升高）
  //于是1234实际保存的方式为D2 04 00 00，这较小的一位会保存在前面（低位在前）
  

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自定义数据类型

• 例如：在使用结构体变量时，每次都要写struct 变量名以表示其类型，又或者使用无符号数据类型时类型名会很长，书写很不方便

• 通过typedef可以声明一个已有数据类型的新名字

• 这种做法可以改善程序的可读性，或者简化了复杂的变量名例如：

  typedef int length;//使length成为int类型的别名，可替代int出现在变量定义或参数声明中
  typedef struct ADate{
  	……
  }Date;//定义了一个结构体变量类型struct ADate,简化其名为Date
  
  length = 1000;//重载了已有的类型名，新名字的含义更清晰
  Date d ={……};//简化了原本复杂的变量名struct ADate d