第6章 结构

1. 结构体基础

1.1 结构体的定义

  • 使用 struct 关键字定义复合数据类型：
    struct point {
    int x;
    int y;
};
  • 结构体可以包含不同类型的成员（int, float, char 等）。
  • 结构体变量声明方式：
    struct point pt; // 声明一个point结构体变量pt

1.2 结构体成员的访问

  • 使用 . 运算符访问成员：
    pt.x = 10;
pt.y = 20;
  • 结构体可以嵌套（成员可以是另一个结构体）。

重点难点

  • 结构体定义不分配内存，只有声明变量时才分配。
  • 结构体不能直接比较（如 pt1 == pt2 是错误的），必须逐成员比较。

2. 结构体操作

2.1 结构体赋值

  • 结构体可以整体赋值（按值拷贝）：
    struct point p1 = {1, 2};
struct point p2 = p1; // p2是p1的副本

2.2 结构体数组

  • 可以定义结构体数组：
    struct point points[10];
points[0].x = 100;

2.3 结构体作为函数参数

  • 可以传值（拷贝整个结构体）：
    void printPoint(struct point p) {
    printf("%d, %d", p.x, p.y);
}
  • 也可以传指针（更高效）：
    void printPoint(struct point *p) {
    printf("%d, %d", p->x, p->y);
}

重点难点

  • 传值 vs 传指针：
    • 传值：安全但效率低（大结构体拷贝开销大）。
    • 传指针：高效但可能修改原数据（可加 const 防止修改）。

3. 结构体指针

3.1 指向结构体的指针

  • 声明方式：
    struct point *pp; // 指向point结构体的指针
  • 使用 -> 访问成员：
    pp = &pt;
printf("%d", pp->x); // 等价于 (*pp).x

3.2 动态内存分配

  • 结构体指针常用于动态数据结构（如链表）：
    struct node *np = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));

重点难点

  • 指针访问 vs 直接访问：
    • (*pp).x 和 pp->x 是等价的，但 -> 更简洁。
  • 内存管理：
    • 动态分配的结构体必须手动释放（free），否则内存泄漏。

4. 类型定义（typedef）

4.1 typedef 简化结构体类型

  • 使用 typedef 定义新类型名：
    typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point; // 现在可以直接用 Point 代替 struct point
  • 使用方法：
    Point p = {1, 2};

重点难点

  • typedef 只是别名，不创建新类型，编译时仍视为原类型。

5. 联合（union）

5.1 联合的定义

  • 联合（union）的所有成员共享同一块内存：
    union data {
    int i;
    float f;
    char c;
};
  • 同一时间只能存储一个成员的值（修改一个会影响其他）。

5.2 联合的用途

  • 节省内存（如存储不同类型但不同时使用的数据）。
  • 实现变体数据类型（如解析网络协议数据）。

重点难点

  • 联合的大小：由最大成员决定（如 union data 大小是 float 的大小）。
  • 类型安全：读取错误的成员会导致未定义行为（如存 int 读 float）。

6. 位字段（Bit Fields）

6.1 位字段的定义

  • 允许按位定义结构体成员：
    struct {
    unsigned int is_keyword : 1; // 1位
    unsigned int is_extern  : 1;
    unsigned int is_static  : 1;
} flags;

6.2 位字段的用途

  • 节省内存（如标志位存储）。
  • 直接操作硬件寄存器（如嵌入式开发）。

重点难点

  • 可移植性问题：
    • 位字段的存储方式（从左到右还是从右到左）由编译器决定。
  • 位字段不能取地址（如 &flags.is_keyword 是错误的）。

7. 应用实例

7.1 单词计数程序

  • 使用结构体存储单词及其出现次数：
    struct key {
    char *word;
    int count;
} keytab[NKEYS];

7.2 链表实现

  • 动态结构体指针构建链表：
    struct node {
    int data;
    struct node *next;
};

重点难点

  • 链表操作：
    • 插入、删除节点时要注意指针的正确维护，否则会导致内存错误。

8. 总结

8.1 重点回顾

  1. 结构体：用于组织复杂数据，支持 . 和 -> 访问。
  2. 结构体指针：提高效率，用于动态数据结构。
  3. typedef：简化类型名，提高代码可读性。
  4. 联合：共享内存，节省空间，但需谨慎使用。
  5. 位字段：精确控制内存，但可移植性差。

8.2 难点总结

  • 结构体传参：大结构体应传指针而非值。
  • 动态内存管理：malloc 和 free 必须配对使用。
  • 位字段的可移植性：不同编译器可能有不同实现。

本章是C语言高级数据组织的核心内容，掌握结构体和指针的使用是后续学习数据结构（链表、树、图）的基础。

posted @ 2025-05-12 10:10  MachineGaming  阅读(19)  评论(0)    收藏  举报