什么是結(jié)構(gòu)體

• 結(jié)構(gòu)體和數(shù)組一樣屬于構(gòu)造類型
• 數(shù)組是用于保存一組相同類型數(shù)據(jù)的, 而結(jié)構(gòu)體是用于保存一組不同類型數(shù)組的
  • 例如,在學生登記表中,姓名應(yīng)為字符型;學號可為整型或字符型;年齡應(yīng)為整型;性別應(yīng)為字符型;成績可為整型或?qū)嵭汀?/li>
  • 顯然這組數(shù)據(jù)不能用數(shù)組來存放, 為了解決這個問題,C語言中給出了另一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型——“結(jié)構(gòu)(structure)”或叫“結(jié)構(gòu)體”。

定義結(jié)構(gòu)體類型

• 在使用結(jié)構(gòu)體之前必須先定義結(jié)構(gòu)體類型, 因為C語言不知道你的結(jié)構(gòu)體中需要存儲哪些類型數(shù)據(jù), 我們必須通過定義結(jié)構(gòu)體類型來告訴C語言, 我們的結(jié)構(gòu)體中需要存儲哪些類型的數(shù)據(jù)
• 格式:

struct　結(jié)構(gòu)體名{
     類型名1　成員名1;
     類型名2　成員名2;
     ……
     類型名n　成員名n;
 };

• 示例:

struct Student {
    char *name; // 姓名
    int age; // 年齡
    float height; // 身高
};

定義結(jié)構(gòu)體變量

• 定好好結(jié)構(gòu)體類型之后, 我們就可以利用我們定義的結(jié)構(gòu)體類型來定義結(jié)構(gòu)體變量

• 格式: struct 結(jié)構(gòu)體名 結(jié)構(gòu)體變量名;
  

• 先定義結(jié)構(gòu)體類型，再定義變量

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };

 struct Student stu;

• 定義結(jié)構(gòu)體類型的同時定義變量

struct Student {
    char *name;
    int age;
} stu;

• 匿名結(jié)構(gòu)體定義結(jié)構(gòu)體變量

struct {
    char *name;
    int age;
} stu;

• 第三種方法與第二種方法的區(qū)別在于,第三種方法中省去了結(jié)構(gòu)體類型名稱,而直接給出結(jié)構(gòu)變量,這種結(jié)構(gòu)體最大的問題是結(jié)構(gòu)體類型不能復用

結(jié)構(gòu)體成員訪問

• 一般對結(jié)構(gòu)體變量的操作是以成員為單位進行的，引用的一般形式為：結(jié)構(gòu)體變量名.成員名

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };
 struct Student stu;
 // 訪問stu的age成員
 stu.age = 27;
 printf("age = %d", stu.age);

結(jié)構(gòu)體變量的初始化

• 定義的同時按順序初始化

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };
struct Student stu = {“l(fā)nj", 27};

• 定義的同時不按順序初始化

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };
struct Student stu = {.age = 35, .name = “l(fā)nj"};

• 先定義后逐個初始化

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };
 struct Student stu;
stu.name = "lnj";
stu.age = 35;

• 先定義后一次性初始化

struct Student {
     char *name;
     int age;
 };
struct Student stu;
stu2 = (struct Student){"lnj", 35};

結(jié)構(gòu)體類型作用域

• 結(jié)構(gòu)類型定義在函數(shù)內(nèi)部的作用域與局部變量的作用域是相同的
  • 從定義的那一行開始, 直到遇到return或者大括號結(jié)束為止
• 結(jié)構(gòu)類型定義在函數(shù)外部的作用域與全局變量的作用域是相同的
  • 從定義的那一行開始,直到本文件結(jié)束為止

//定義一個全局結(jié)構(gòu)體,作用域到文件末尾
struct Person{
    int age;
    char *name;
};

int main(int argc, const char * argv[])
{
    //定義局部結(jié)構(gòu)體名為Person,會屏蔽全局結(jié)構(gòu)體
    //局部結(jié)構(gòu)體作用域,從定義開始到“}”塊結(jié)束
    struct Person{
        int age;
    };
    // 使用局部結(jié)構(gòu)體類型
    struct Person pp;
    pp.age = 50;
    pp.name = "zbz";

    test();
    return 0;
}

void test() {

    //使用全局的結(jié)構(gòu)體定義結(jié)構(gòu)體變量p
    struct Person p = {10,"sb"};
    printf("%d,%s\n",p.age,p.name);
}

結(jié)構(gòu)體數(shù)組

• 結(jié)構(gòu)體數(shù)組和普通數(shù)組并無太大差異, 只不過是數(shù)組中的元素都是結(jié)構(gòu)體而已
• 格式: struct 結(jié)構(gòu)體類型名稱 數(shù)組名稱[元素個數(shù)]

struct Student {
    char *name;
    int age;
};
struct Student stu[2]; 

• 結(jié)構(gòu)體數(shù)組初始化和普通數(shù)組也一樣, 分為先定義后初始化和定義同時初始化
  • 定義同時初始化

struct Student {
    char *name;
    int age;
};
struct Student stu[2] = {{"lnj", 35},{"zs", 18}}; 

• • 先定義后初始化

struct Student {
    char *name;
    int age;
};
struct Student stu[2]; 
stu[0] = {"lnj", 35};
stu[1] = {"zs", 18};

結(jié)構(gòu)體指針

• 一個指針變量當用來指向一個結(jié)構(gòu)體變量時,稱之為結(jié)構(gòu)體指針變量
• 格式: struct 結(jié)構(gòu)名 *結(jié)構(gòu)指針變量名
• 示例:

      // 定義一個結(jié)構(gòu)體類型
      struct Student {
          char *name;
          int age;
      };

     // 定義一個結(jié)構(gòu)體變量
     struct Student stu = {“l(fā)nj", 18};

     // 定義一個指向結(jié)構(gòu)體的指針變量
     struct Student *p;

    // 指向結(jié)構(gòu)體變量stu
    p = &stu;

     /*
      這時候可以用3種方式訪問結(jié)構(gòu)體的成員
      */
     // 方式1：結(jié)構(gòu)體變量名.成員名
     printf("name=%s, age = %d \n", stu.name, stu.age);

     // 方式2：(*指針變量名).成員名
     printf("name=%s, age = %d \n", (*p).name, (*p).age);

     // 方式3：指針變量名->成員名
     printf("name=%s, age = %d \n", p->name, p->age);

     return 0;
 }

• 通過結(jié)構(gòu)體指針訪問結(jié)構(gòu)體成員, 可以通過以下兩種方式
  • (*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名
  • 結(jié)構(gòu)指針變量->成員名(用熟)

• (pstu)兩側(cè)的括號不可少,因為成員符“.”的優(yōu)先級高于“”。
• 如去掉括號寫作pstu.num則等效于(pstu.num),這樣,意義就完全不對了。

結(jié)構(gòu)體內(nèi)存分析

• 給結(jié)構(gòu)體變量開辟存儲空間和給普通開辟存儲空間一樣, 會從內(nèi)存地址大的位置開始開辟
• 給結(jié)構(gòu)體成員開辟存儲空間和給數(shù)組元素開辟存儲空間一樣, 會從所占用內(nèi)存地址小的位置開始開辟
• 結(jié)構(gòu)體變量占用的內(nèi)存空間永遠是所有成員中占用內(nèi)存最大成員的倍數(shù)(對齊問題)

+多實際的計算機系統(tǒng)對基本類型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存放的位置有限制,它們會要求這些數(shù)據(jù)的起始地址的值是 某個數(shù)k的倍數(shù),這就是所謂的內(nèi)存對齊,而這個k則被稱為該數(shù)據(jù)類型的對齊模數(shù)(alignment modulus)。

• 這種強制的要求一來簡化了處理器與內(nèi)存之間傳輸系統(tǒng)的設(shè)計,二來可以提升讀取數(shù)據(jù)的速度。比如這么一種處理器,它每次讀寫內(nèi)存的時候都從某個8倍數(shù)的地址開始,一次讀出或?qū)懭?個字節(jié)的數(shù)據(jù),假如軟件能 保證double類型的數(shù)據(jù)都從8倍數(shù)地址開始,那么讀或?qū)懸粋€double類型數(shù)據(jù)就只需要一次內(nèi)存操作。否則,我們就可能需要兩次內(nèi)存操作才能完成這個動作,因為數(shù)據(jù)或許恰好橫跨在兩個符合對齊要求的8字節(jié) 內(nèi)存塊上

結(jié)構(gòu)體變量占用存儲空間大小

    struct Person{
        int age; // 4
        char ch; // 1
        double score; // 8
    };
    struct Person p;
    printf("sizeof = %i\n", sizeof(p)); // 16

• 占用內(nèi)存最大屬性是score, 占8個字節(jié), 所以第一次會分配8個字節(jié)
• 將第一次分配的8個字節(jié)分配給age4個,分配給ch1個, 還剩下3個字節(jié)
• 當需要分配給score時, 發(fā)現(xiàn)只剩下3個字節(jié), 所以會再次開辟8個字節(jié)存儲空間
• 一共開辟了兩次8個字節(jié)空間, 所以最終p占用16個字節(jié)

    struct Person{
        int age; // 4
        double score; // 8
        char ch; // 1
    };
    struct Person p;
    printf("sizeof = %i\n", sizeof(p)); // 24

• 占用內(nèi)存最大屬性是score, 占8個字節(jié), 所以第一次會分配8個字節(jié)
• 將第一次分配的8個字節(jié)分配給age4個,還剩下4個字節(jié)
• 當需要分配給score時, 發(fā)現(xiàn)只剩下4個字節(jié), 所以會再次開辟8個字節(jié)存儲空間
• 將新分配的8個字節(jié)分配給score, 還剩下0個字節(jié)
• 當需要分配給ch時, 發(fā)現(xiàn)上一次分配的已經(jīng)沒有了, 所以會再次開辟8個字節(jié)存儲空間
• 一共開辟了3次8個字節(jié)空間, 所以最終p占用24個字節(jié)

結(jié)構(gòu)體嵌套定義

• 成員也可以又是一個結(jié)構(gòu),即構(gòu)成了嵌套的結(jié)構(gòu)

struct Date{
     int month;
     int day;
     int year;
}
struct  stu{
     int num;
    char *name;
    char sex;
    struct Date birthday;
    Float score;
}

• 在stu中嵌套存儲Date結(jié)構(gòu)體內(nèi)容

  
  

• 注意:
• 結(jié)構(gòu)體不可以嵌套自己變量,可以嵌套指向自己這種類型的指針

struct Student {
    int age;
    struct Student stu;
};

• 對嵌套結(jié)構(gòu)體成員的訪問
  • 如果某個成員也是結(jié)構(gòu)體變量，可以連續(xù)使用成員運算符"."訪問最低一級成員

struct Date {
       int year;
       int month;
       int day;
  };

  struct Student {
      char *name;
      struct Date birthday;
 };

 struct Student stu;
 stu.birthday.year = 1986;
 stu.birthday.month = 9;
 stu.birthday.day = 10;

結(jié)構(gòu)體和函數(shù)

• 結(jié)構(gòu)體雖然是構(gòu)造類型, 但是結(jié)構(gòu)體之間賦值是值拷貝, 而不是地址傳遞

    struct Person{
        char *name;
        int age;
    };
    struct Person p1 = {"lnj", 35};
    struct Person p2;
    p2 = p1;
    p2.name = "zs"; // 修改p2不會影響p1
    printf("p1.name = %s\n", p1.name); // lnj
    printf("p2.name = %s\n", p2.name); //  zs

• 所以結(jié)構(gòu)體變量作為函數(shù)形參時也是值傳遞, 在函數(shù)內(nèi)修改形參, 不會影響外界實參

#include <stdio.h>

struct Person{
    char *name;
    int age;
};

void test(struct Person per);

int main()
{
    struct Person p1 = {"lnj", 35};
    printf("p1.name = %s\n", p1.name); // lnj
    test(p1);
    printf("p1.name = %s\n", p1.name); // lnj
    return 0;
}
void test(struct Person per){
    per.name = "zs";
}

共用體

• 和結(jié)構(gòu)體不同的是, 結(jié)構(gòu)體的每個成員都是占用一塊獨立的存儲空間, 而共用體所有的成員都占用同一塊存儲空間
• 和結(jié)構(gòu)體一樣, 共用體在使用之前必須先定義共用體類型, 再定義共用體變量
• 定義共用體類型格式:

union 共用體名{
    數(shù)據(jù)類型 屬性名稱;
    數(shù)據(jù)類型 屬性名稱;
    ...   ....
};

• 定義共用體類型變量格式:

union 共用體名 共用體變量名稱;

• 特點: 由于所有屬性共享同一塊內(nèi)存空間, 所以只要其中一個屬性發(fā)生了改變, 其它的屬性都會受到影響
• 示例:

    union Test{
        int age;
        char ch;
    };
    union Test t;
    printf("sizeof(p) = %i\n", sizeof(t));

    t.age = 33;
    printf("t.age = %i\n", t.age); // 33
    t.ch = 'a';
    printf("t.ch = %c\n", t.ch); // a
    printf("t.age = %i\n", t.age); // 97

• 共用體的應(yīng)用場景
  • （1）通信中的數(shù)據(jù)包會用到共用體，因為不知道對方會發(fā)送什么樣的數(shù)據(jù)包過來，用共用體的話就簡單了，定義幾種格式的包，收到包之后就可以根據(jù)包的格式取出數(shù)據(jù)。
  • （2）節(jié)約內(nèi)存。如果有2個很長的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但不會同時使用，比如一個表示老師，一個表示學生，要統(tǒng)計老師和學生的情況，用結(jié)構(gòu)體就比較浪費內(nèi)存，這時就可以考慮用共用體來設(shè)計。
    +（3）某些應(yīng)用需要大量的臨時變量，這些變量類型不同，而且會隨時更換。而你的堆棧空間有限，不能同時分配那么多臨時變量。這時可以使用共用體讓這些變量共享同一個內(nèi)存空間，這些臨時變量不用長期保存，用完即丟，和寄存器差不多，不用維護。

枚舉

• 什么是枚舉類型?

  • 在實際問題中,有些變量的取值被限定在一個有限的范圍內(nèi)。例如,一個星期內(nèi)只有七天,一年只有十二個月,一個班每周有六門課程等等。如果把這些量說明為整型,字符型或其它類型 顯然是不妥當?shù)摹?/li>
  • C語言提供了一種稱為“枚舉”的類型。在“枚舉”類型的定義中列舉出所有可能的取值, 被說明為該“枚舉”類型的變量取值不能超過定義的范圍。

  • 該說明的是,枚舉類型是一種基本數(shù)據(jù)類型,而不是一種構(gòu)造類型,因為它不能再分解為任何基本類型。

    
    

• 枚舉類型的定義

  • 格式:

enum　枚舉名　{
    枚舉元素1,
    枚舉元素2,
    ……
};

• • 示例:

// 表示一年四季
enum Season {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
};

• 枚舉變量
  • 先定義枚舉類型，再定義枚舉變量

enum Season {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
};
enum Season s;

• • 定義枚舉類型的同時定義枚舉變量

enum Season {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
} s;

• • 省略枚舉名稱，直接定義枚舉變量

enum {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
} s;

• 枚舉類型變量的賦值和使用

enum Season {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
} s;
s = Spring; // 等價于 s = 0;
s = 3; // 等價于 s = winter;
printf("%d", s);

• 枚舉使用的注意
  • C語言編譯器會將枚舉元素(spring、summer等)作為整型常量處理，稱為枚舉常量。
  • 枚舉元素的值取決于定義時各枚舉元素排列的先后順序。默認情況下，第一個枚舉元素的值為0，第二個為1，依次順序加1。
  • 也可以在定義枚舉類型時改變枚舉元素的值

enum Season {
    Spring,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
};
// 也就是說spring的值為0，summer的值為1，autumn的值為2，winter的值為3

enum Season {
    Spring = 9,
    Summer,
    Autumn,
    Winter
};
// 也就是說spring的值為9，summer的值為10，autumn的值為11，winter的值為12