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1、第第8章章 结构与联合结构与联合n8.1 8.1 结构结构n8.2 8.2 联合联合n8.3 8.3 枚举枚举n8.4 8.4 类型定义类型定义n8.5 8.5 本章小结本章小结教学目标：本章主要介绍结构与联合两种构造数据类型以及枚举类型的定义和使用，并简单介绍了使用typedef来自定义类型的方法。通过本章的学习，读者将会学到如何构造与使用结构与联合两种数据类型，并且可以学到枚举类型和自定义类型的使用方法。教学重点与难点：1结构类型数据的定义方法和引用方法。2结构数组的定义和使用。3结构指针及其使用。4联合类型数据的定义方法和引用方法。8.1 8.1 结构结构 “结构”是一种构造类型，它是由
2、若干“成员”组成的，每一个成员可以是一个基本数据类型或者又是一个构造类型。结构既然是一种“构造”而成的数据类型，那么在说明和使用之前必须先定义它，也就是构造它，如同在说明和调用函数之前要先定义函数一样。8.1.1 8.1.1 结构类型定义和结构变量说明结构类型定义和结构变量说明1.1.结构的定义结构的定义 定义一个结构的一般形式为：struct 结构名 成员表列 ;其中struct是保留字，“struct 结构名”称为结构类型标识符，或称为结构类型名。大括号中的成员表由若干个成员组成，每个成员都是该结构的一个组成部分。例如：struct student /*定义结构student*/int n
3、um;/*各成员的内容*/char name20;char sex;float score;对每个成员也必须做类型说明，其形式为：类型说明符类型说明符 成员名成员名;成员名的命名应符合标识符的书写规定。定义一个结构名为student的结构类型，该结构由4个成员组成，第一个成员为num，整型变量；第二个成员为name，字符数组；第三个成员为sex，字符变量；第四个成员为score，实型变量。应注意大括号后的分号是不可少的。结构类型定义之后，即可进行变量说明，凡说明为结构student的变量都由上述4个成员组成。由此可见，结构是一种复杂的数据类型，是数目固定、类型不同的若干有序变量的集合。2 2
4、结构类型变量的说明结构类型变量的说明 说明结构类型变量有以下三种方法，以上面定义的student为例来加以说明。（1）先定义结构，再说明结构变量。如：struct studentint num;char name20;char sex;float score;struct student a1,a2;说明了两个变量说明了两个变量a1a1和和a2a2为为studentstudent结构类结构类型。型。也可以用宏定义用使一个符号常量来表示一个结构类型，例如：#define STU struct studentSTUint num;char name20;char sex;float score;S
5、TU a1,a2;（2）在定义结构类型的同时说明结构变量。例如：struct studentint num;char name20;char sex;float score;a1,a2;（3）直接说明结构变量。例如：structint num;char name20;char sex;float score;a1,a2;方法（方法（3 3）与方法）与方法（2 2）的区别在于方法）的区别在于方法（3 3）中省去了结构名，而）中省去了结构名，而直接给出结构变量。直接给出结构变量。三种方法中说明的a1,a2变量都具有如图8-1所示的结构。numnamesexscore图8-1 结构变量a1、a2在内
6、存中的分配情况 由图中可见，结构类型的每个变量在内存中占用的字节数是全体成员所占字节数之和。在上述student结构定义中，所有的成员都是基本数据类型或数组类型。成员也可以又是一个结构，即构成嵌套的结构。如图8-2所示的另一个表格，其中的birthday一项又含有month、day、year三项内容。此时定义的结构类型就是嵌套的结构类型。如下面给出的结构定义。yeardaymonthscorebirthdaysexnamenum图8-2 结构的嵌套 struct date int month;int day;int year;struct resgint num;char name20;cha
7、r sex;struct date birthday;float score;a1,a2;首先定义一个结构date，由month、day、year三个成员组成，在定义resg结构类型时，其成员birthday被说明为date结构类型。3 3结构变量的引用与赋值结构变量的引用与赋值 在程序中使用结构变量时，不能把它作为一个整体来使用，而只能是结构的成员参加运算。对结构体成员的引用是通过运算符“.”来实现的。表示结构变量成员的一般形式是：结构变量名成员名结构变量名成员名 “.”是成员运算符，它在所有的运算符中优先级最高，结合性为自左向右。成员名可与程序中其它变量同名，互不干扰。例如：a1.num
8、表示结构变量a1中的num成员；a2.sex表示a2变量中的sex成员。如果成员本身又是一个结构，则必须用若干个成员运算符逐级找到最低级的成员才能使用，只能对最低级的成员进行赋值以及运算。例如在图8-2中，若要引用一个人的出生年份，可以写成a1.birthday.month。成员可以在程序中单独使用，与普通变量的使用完全相同。例如：sum=a1.score+a2.score。例例8-1 8-1 结构变量的赋值与输出结构变量的赋值与输出 main()struct studentint num;char*name;char sex;float score;a1,a2;a1.num=101;a1.n
9、ame=Zhang ling;printf(input sex and scoren);scanf(%c%f,&a1.sex,&a1.score);a2=a1;printf(Number=%dnName=%sn,a2.num,a2.name);printf(Sex=%cnScore=%fn,a2.sex,a2.score);程序中用赋值语句给程序中用赋值语句给a1a1变量的变量的numnum和和namename两个成员赋值，用两个成员赋值，用scanfscanf函函数动态地输入数动态地输入a1a1变量的变量的sexsex和和scorescore成成员值，然后用语句员值，然后用语句“a2=a1;
10、”“a2=a1;”把把a1a1的的成员值对应地赋予成员值对应地赋予a2a2的各个成员，最的各个成员，最后分别输出后分别输出a2a2的各个成员值。的各个成员值。4 4 结构变量的初始化结构变量的初始化 所谓结构变量的初始化，就是在定义结构变量的同时，对其成员赋初值。结构变量初始化的一般形式如下：struct struct 结构名结构名 结构变量名结构变量名=初始数据初始数据;例如：struct studentint num;char*name;char sex;float score;a1=102,Zhang ping,M,78.5;在对结构变量初始化时，应注意以下几点：（1）初始化数据之间用逗
11、号(,)隔开。（2）初始化数据的个数要与成员的个数相同。（3）初始化数据的类型要与相应的成员变量的类型一致。8.1.2 8.1.2 结构数组结构数组 1 1 结构数组的定义结构数组的定义 结构数组就是数组中的每一个元素都是具有相同类型的结构变量。在实际应用中，经常用结构数组来表示具有相同数据结构的一个群体，如一个班的学生档案、一个车间职工的工资表等。同其它数组一样，结构数组也必须先说明再引用。结构数组的定义方法和结构变量相似，只需说明它为数组类型即可。例如：struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy5;定义了一个结构数组bo
12、y，共有5个元素，boy0boy4，每个数组元素都具有struct student的结构形式。2 2 结构数组的初始化结构数组的初始化例如：struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy5=101,Li ping,M,45,102,Zhang ping,M,62.5,103,He fang,F,92.5,104,Cheng ling,F,87,105,Wang ming,M,58;当对全部元素作初始当对全部元素作初始化赋值时，也可以不给出化赋值时，也可以不给出数组长度。数组长度。可以在定义结构数组的同时对结构数组初始化。例例8-
13、2 8-2 统计学生的平均成绩和不及格人数统计学生的平均成绩和不及格人数struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy5=101,Li yan,M,65,102,Zhang fang,M,58,103,He lin,F,92.5,104,Cheng ling,F,87,105,Wang hao,M,52,;main()int i,c=0;float ave,s=0;for(i=0;i5;i+)s+=boyi.score;if(boyi.score成员名成员名 例如：(*pstu).num 或者：pstu-num 应该注意(*ps
14、tu)两侧的括号不可少，因为成员符“.”的优先级高于“*”。如去掉括号写作*pstu.num则等效于*(pstu.num)，这样，意义就完全不对了。例例8-3 8-3 结构指针变量的说明和使用结构指针变量的说明和使用struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy1=102,Zhang lin,M,67.5,*pstu;main()pstu=&boy1;printf(Number=%dnName=%sn,boy1.num,boy1.name);printf(Sex=%cnScore=%fnn,boy1.sex,boy1.score
15、);printf(Number=%dnName=%sn,(*pstu).num,(*pstu).name);printf(Sex=%cnScore=%fnn,(*pstu).sex,(*pstu).score);printf(Number=%dnName=%sn,pstu-num,pstu-name);printf(Sex=%cnScore=%fnn,pstu-sex,pstu-score);程序中定义了一个结构student，同时定义了student类型结构变量boy1 并作了初始化赋值，还定义了一个指向student类型结构的指针变量pstu。在main函数中，pstu被赋予boy1的地址
16、，因此pstu指向boy1。然后在printf语句内用三种形式输出boy1的各个成员值。从运行结果可以看出：结构变量结构变量.成员名成员名 (*(*结构指针变量结构指针变量).).成员名成员名 结构指针变量结构指针变量-成员名成员名 这三种用于表示结构成员的形式是完全等效的。结构数组指针变量可以指向一个结构数组，这时结构指针变量的值是整个结构数组的首地址。结构指针变量也可指向结构数组的一个元素，这时结构指针变量的值是该结构数组元素的首地址，设ps为指向结构数组的指针变量，则ps也指向该结构数组的0号元素，ps+1指向1号元素，ps+i则指向i号元素，这与普通数组的情况是一致的。例例8-4 8-
17、4 用指针变量输出结构数组用指针变量输出结构数组struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy5=101,Li yan,M,65,102,Zhang fang,M,58,103,Liu fang,F,92.5,104,Cheng ling,F,87,105,Wang hao,M,52,;main()struct student*ps;printf(NotNametttSextScoretn);for(ps=boy;psnum,ps-name,ps-sex,ps-score);程序中定义了student结构类型的外部数组boy并作
18、了初始化赋值。在main函数内定义ps为指向student类型的指针。在循环语句for的表达式中，ps被赋予boy的首地址，然后循环5次，输出boy数组中各成员值。应该注意的是，一个结构指针变量虽然可以用来访问结构变量或结构数组元素的成员，但是，不能使它指向一个成员。也就是说不允许取一个成员的地址来赋予它。因此，下面的赋值是错误的。ps=&boy1.sex;而只能是：ps=boy;(赋予数组首地址)或者是：ps=&boy0;(赋予0号元素首地址)8 81 14 4 结构指针变量作函数参数结构指针变量作函数参数在ANSI C标准中允许用结构变量作函数参数进行整体传送。但是这种传送要将全部成员逐个
19、传送，特别是成员为数组时将会使传送的时间和空间开销很大，严重地降低了程序的效率。因此最好的办法就是使用指针，即用指针变量作函数参数进行传送。这时由实参传向形参的只是地址，从而减少了时间和空间的开销。例例8-5 8-5 用结构指针变量作函数参数编程，计算一用结构指针变量作函数参数编程，计算一组学生的平均成绩和不及格人数组学生的平均成绩和不及格人数struct studentint num;char*name;char sex;float score;boy5=101,Li yan,M,65,102,Zhang fang,M,58,103,Li fang,F,92.5,104,Cheng ling
20、,F,87,105,Wang hao,M,52,;main()struct student*ps;void ave(struct student*ps);ps=boy;ave(ps);void ave(struct student*ps)int c=0,i;float ave,s=0;for(i=0;iscore;if(ps-scorenum=101;ps-name=Zhang ping;ps-sex=M;ps-score=81.5;printf(Number=%dnName=%sn,ps-num,ps-name);printf(Sex=%cnScore=%fn,ps-sex,ps-score
21、);free(ps);本例中，定义了结构student和student类型指针变量ps，然后分配一块内存区并把该内存区的首地址赋予ps，使ps指向该区域，再以ps为指向结构的指针变量对各成员赋值，并输出各成员值，最后用free函数释放由ps指向的内存空间。整个程序包含了申请内存空间、使用内存空间、释放内存空间三个步骤，实现存储空间的动态分配。对链表的主要操作包括建立链表、数据的查找与输出、插入结点和删除结点，由于篇幅的限制本文就不再赘述了，感兴趣的同学可以参考相应的数据结构书籍。8 82 2 联合联合 在实际问题中有很多这样的例子，例如在学校的教师和学生中填写如图8-5的调查表格。其中“单位”
22、一项学生应填入班级编号，教师应填入某系某教研室，班级编号可用整型量表示，教研室只能用字符类型。要求把这两种类型不同的数据都填入“单位”这个变量中，就必须把“单位”定义为包含整型和字符型数组这两种类型的“联合”。图8-5 调查表单位职业年龄性别姓名8.2.1 8.2.1 联合的概念联合的概念 “联合”也是一种构造类型,与结构类型类似，在一个“联合”内可以定义多个成员，每个成员可以有自己的数据类型。而与结构不相同的是：一个被说明为“联合”类型的变量所占用的内存空间，不再是全体成员所占用的字节数之和，而是联合所有成员中占用字节数最多的成员所拥有的字节数。该“联合”定义时所包含的任一成员的数据都存放在
23、这块分配给联合变量的空间中。1 1 联合的定义联合的定义 一个联合类型必须经过定义之后，才能把变量说明为该联合类型。定义一个联合类型的一般形式为：union union 联合名联合名 成员表成员表 ;成员表中含有若干成员，成员的一般形式为：类型说明符类型说明符 成员名成员名;成员名的命名应符合标识符的规定。定义了一个名为perdata的联合类型，它含有两个成员：整型成员class，字符数组成员office。联合定义之后，可进行联合变量说明，被说明为perdata类型的变量，在内存中分配的空间是两个成员项中占用字节数最多的，即10个字节（office成员所拥有的字节数），整型成员class和字符
24、数组成员office的数值均要存放在这10个字节中。例如：union perdataint class;char office10;2 2 联合变量的说明联合变量的说明联合变量的说明和结构变量的说明方式相同，也有三种形式，即先定义再说明、定义同时说明和直接说明。以perdata类型为例，说明如下：union perdataint class;char officae10;union perdata a,b;/*说明a,b为perdata类型*/或者可同时说明为：union perdata int class;char office10;a,b;或直接说明为：union int class;ch
25、ar office10;a,b;8.2.2 8.2.2 联合变量的赋值和使用联合变量的赋值和使用 对联合变量的赋值、使用都只能是对变量的成员进行，联合变量的成员表示为：联合变量名联合变量名.成员名成员名 例如，a被说明为perdata类型的变量之后，可使用 a.class、a.office。不允许只用联合变量名作赋值或其它操作，也不允许对联合变量作初始化赋值，赋值只能在程序中进行。例例8-7 8-7 设有一个教师与学生通用的表格，教师数据有设有一个教师与学生通用的表格，教师数据有姓名，年龄，职业，教研室四项。学生有姓名，年龄，姓名，年龄，职业，教研室四项。学生有姓名，年龄，职业，班级四项。编程
26、输入人员数据，再以表格输出职业，班级四项。编程输入人员数据，再以表格输出main()structchar name10;int age;char job;unionint class;char office10;depa;body2;for(i=0;i2;i+)printf(input name,age,job and departmentn);scanf(%s%d%c,bodyi.name,&bodyi.age,&bodyi.job);if(bodyi.job=s)scanf(%d,&bodyi.depa.class);elsescanf(%s,bodyi.depa.office);prin
27、tf(nametage job class/officen);for(i=0;i2;i+)if(bodyi.job=s)printf(%st%3d%3c%dn,bodyi.name,bodyi.age,bodyi.job,bodyi.depa.class);elseprintf(%st%3d%3c%sn,bodyi.name,bodyi.age,bodyi.job,bodyi.depa.office);本例程序用一个结构数组body来存放人员数据，该结构共有四个成员。其中成员项depa是一个联合类型，这个联合又由两个成员组成，一个为整型量class，一个为字符数组office。在程序的第一个循
28、环语句中，输入人员的各项数据，先输入结构的前三个成员name,age和job，然后判断job成员项，如为s则对联合depa.class输入(对学生赋班级编号)，否则对depa.office输入(对教师赋教研组名)。8.2.3 8.2.3 联合与结构的差异联合与结构的差异 “联合”与“结构”有一些相似之处。但两者有本质上的不同。在“结构”中各成员有各自的内存空间，一个结构变量的总长度是各成员长度之和；而在“联合”中，各成员共享一段内存空间，一个联合变量的长度等于各成员中最长的长度。例例8-8 8-8 联合与结构的差异举例联合与结构的差异举例union data int a;float b;dou
29、ble c;char d;body;struct student int a;float b;double c;char d;main()struct student stu;printf(%d,%d,sizeof(structstudent),sizeof(union data);程序的输出结果说明结构类型变量所占的内存空间为其各成员所占存储空间之和，而形同结构的联合类型变量，实际占用的存储空间为其最长的成员所占的存储空间，详细说明如图8-6所示。图8-6 结构与联合占用内存空间的不同 结构 15B8Babdc联合 应该说明的是，一个联合变量每次只能赋予一个成员值，换句话说，一个联合变量的值
30、就是联合变量的某一个成员值。联合变量的值是最后一次存放的成员的值，因而只有最近一次的赋值有效。如：body.a=5;body.d=m;body.float=3.14;完成以上三个赋值语句后，联合变量的值是3.14，而body.a=5和body.d=m已无意义。8 83 3 枚举枚举 在实际应用中，有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。例如，一个星期只有七天，一年只有十二个月，人的性别为男或女等等，对这样的变量可以说明为枚举类型。所谓“枚举”是指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。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
31、型。8.3.1 8.3.1 枚举类型的定义和枚举变量的说明枚举类型的定义和枚举变量的说明1 1 枚举类型的定义枚举类型的定义 枚举类型定义的一般形式为：enum enum 枚举名枚举名 元素名元素名1 1，元素名，元素名2 2，元素名，元素名33，元素名，元素名n;n;例如：enum weekday sun,mon,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。2 2 枚举变量的说明枚举变量的说明 如同结构和联合一样，枚举变量也可用不同的方式说明，即先定义后说明，同时定义说明或直接说
32、明。设有变量a,b,c被说明为上述的weekday类型，可采用下述任一种方式：（1 1）说明与定义分开：）说明与定义分开：enum weekday .;enum weekday a,b,c;（2 2）说明与定义合一：）说明与定义合一：enum weekday.a,b,c;（3 3）直接说明：）直接说明：enum.a,b,c;8 83 32 2 枚举类型变量的赋值和使用枚举类型变量的赋值和使用 枚举类型在使用中有以下规定：（1）枚举值是常量，不是变量，不能在程序中用赋值语句再对它赋值。例如对枚举weekday的元素再作以下赋值：sun=5;mon=2;sun=mon;都是错误的。（2）枚举变量若
33、不指定初值，则按照元素的定义顺序默认值分别为0，1，n-1。如在weekday中，sun值默认为0，mon值为1，sat值为6。例例8-9 8-9 简单枚举类型举例简单枚举类型举例main()enum weekday sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat a,b,c;a=sun;b=mon;c=tue;printf(%d,%d,%d,a,b,c);（3）枚举变量的初值是可变的，可以在定义时指定。如：enum weekdaySun=7,Mon=1,Tue,Wed,Thu,Fri,Satworkday;定义Sun为7,Mon为1,以后顺序加1，Sat为6。（4）可用枚举变量进行判
34、断或比较操作。如：enum flagtrue,falsemy_flag;if(my_flag=true)（5）只能把枚举值赋予枚举变量，不能把元素的数值直接赋予枚举变量。如：a=sun;b=mon;是正确的。而：a=0;b=1;是错误的。如一定要把数值赋予枚举变量，则必须用强制类型转换，如：a=(enum weekday)2;其意义是将顺序号为2的枚举元素赋予枚举变量a，相当于：a=tue;还应该说明的是枚举元素不是字符常量也不是字符串常量，使用时不要加单、双引号。例例8-10 8-10 枚举类型的数组举例枚举类型的数组举例main()enum body a,b,c,d month31,j;i
35、nt i;j=a;for(i=1;id)j=a;for(i=1;i=30;i+)switch(monthi)case a:printf(%2d%ct,i,a);break;case b:printf(%2d%ct,i,b);break;case c:printf(%2d%ct,i,c);break;case d:printf(%2d%ct,i,d);break;default:break;printf(n);例例8-118-11下面是模仿鼠标的下面是模仿鼠标的3 3个按钮的程序，当按个按钮的程序，当按下数字键下数字键0 0时，机模仿鼠标左键，数字键时，机模仿鼠标左键，数字键1 1代表鼠代表鼠标
36、右键，而数字键标右键，而数字键2 2为鼠标的中间按键为鼠标的中间按键#include int main(void)int key;enum mykey /*定义枚举类型*/left,right,middle mouse;/*声明枚举类型变量*/do /*输入02的值*/printf(Button press?(0)Left(1)Right(2)Middle:);scanf(%d,&key);while(key2)|(key”运算符。在结构中，各成员都占有自己的内存空间，它们是同时存在的，一个结构变量的总长度等于所有成员长度之和。结构定义允许嵌套，结构中也可用联合作为成员，形成结构和联合的嵌套。结构的使用为处理复杂的数据结构提供了手段。联合与结构在定义、说明和使用的形式上是一致的，它们都由成员组成。成员可以具有不同的数据类型，成员的表示方法相同。在联合中，所有成员不能同时占用它的内存空间，它们不能同时存在。联合变量的长度等于最长的成员的长度。联合是一个节省存储空间的方法。枚举是由若干相关项组成的一种数据结构。枚举变量的取值是有限的，枚举元素是常量，不是变量。类型定义typedef 向用户提供了一种自定义类型说明符的手段，照顾了用户编程使用词汇的习惯，又增加了程序的可读性。