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1、第第8 8章章 自定义类型与字符串自定义类型与字符串前面介绍的整型、浮点型、字符型和数组型等都是前面介绍的整型、浮点型、字符型和数组型等都是C+语言语言中预定义的数据类型，在程序中直接定义这些类型的变中预定义的数据类型，在程序中直接定义这些类型的变量即可使用。在量即可使用。在C+中允许用户自定义类型，包括结构中允许用户自定义类型，包括结构体、共用体和枚举类型等。用户自定义类型需要先定义体、共用体和枚举类型等。用户自定义类型需要先定义数据类型，然后再定义该种类型的变量才能使用。字符数据类型，然后再定义该种类型的变量才能使用。字符串是最常用的一种数据形式，它是一组字符的序列。通串是最常用的一种数据
2、形式，它是一组字符的序列。通过本章的学习，读者可以掌握自定义数据类型与字符串过本章的学习，读者可以掌握自定义数据类型与字符串的使用方法。的使用方法。8.1 8.1 结构体结构体C+语言中，预定义的数据类型只能描述简单类型的数据。语言中，预定义的数据类型只能描述简单类型的数据。但在实际应用中，常常有许多不同类型的数据也作为一但在实际应用中，常常有许多不同类型的数据也作为一个整体存在。这就需要一种结构，它能包含各种不同的个整体存在。这就需要一种结构，它能包含各种不同的数据类型而形成一个复合的数据类型，这就是结构体。数据类型而形成一个复合的数据类型，这就是结构体。8.1.1 8.1.1 结构体的概念
3、和声明结构体的概念和声明当在程序中描述一个学生时，对于每一个学生需要有以下基本当在程序中描述一个学生时，对于每一个学生需要有以下基本信息：学号、姓名、性别、年龄、成绩等。如果将这些信信息：学号、姓名、性别、年龄、成绩等。如果将这些信息用彼此独立的变量来描述，将难以反映它们之间的关系。息用彼此独立的变量来描述，将难以反映它们之间的关系。因此，需要将它们组成一个整体来描述。因此，需要将它们组成一个整体来描述。C+语言中提供语言中提供了管理这些数据的类型，即为结构体类型。了管理这些数据的类型，即为结构体类型。结构体就是一个可以包含不同数据类型的一个结构，属于用户结构体就是一个可以包含不同数据类型的一
4、个结构，属于用户自定义的数据类型。结构体用关键字自定义的数据类型。结构体用关键字struct来进行声明，来进行声明，其一般格式如下。其一般格式如下。struct 成员数据类型成员数据类型1 成员名成员名1;成员数据类型成员数据类型2 成员名成员名2;成员数据类型成员数据类型n 成员名成员名n;8.1.2 8.1.2 结构体变量的定义结构体变量的定义结构体类型定义之后并不为其分配内存，也就无法存储数据。结构体类型定义之后并不为其分配内存，也就无法存储数据。只有在程序中定义了结构体类型变量之后，系统才为这种只有在程序中定义了结构体类型变量之后，系统才为这种变量分配空间，此时才能存储数据。结构体类型
5、变量简称变量分配空间，此时才能存储数据。结构体类型变量简称结构体变量。声明结构体变量有以下结构体变量。声明结构体变量有以下3种方式。种方式。1定义结构体类型的同时定义结构体变量定义结构体类型的同时定义结构体变量2使用无名结构体类型声明结构体变量使用无名结构体类型声明结构体变量3用结构体类型声明结构体变量用结构体类型声明结构体变量 8.1.3 8.1.3 结构体变量的初始化结构体变量的初始化所谓结构体变量的初始化，是指在定义结构体变量的同时所谓结构体变量的初始化，是指在定义结构体变量的同时给结构体变量赋初值。其初始化的方式有两种，一是用给结构体变量赋初值。其初始化的方式有两种，一是用花括号（花括
6、号（）括起来的若干成员值对结构体变量初始）括起来的若干成员值对结构体变量初始化；二是用同类型的变量对结构体变量初始化。化；二是用同类型的变量对结构体变量初始化。【示例【示例8-6】定义结构体，代码如下。】定义结构体，代码如下。8.1.4 8.1.4 结构体的使用结构体的使用声明了结构体变量后，就可以对其进行访问了。关于结构体变声明了结构体变量后，就可以对其进行访问了。关于结构体变量的使用，需要说明以下几点。量的使用，需要说明以下几点。（1）同类型的结构体类型变量之间可以直接复制。这种赋值）同类型的结构体类型变量之间可以直接复制。这种赋值等同于各个成员间的依次赋值。等同于各个成员间的依次赋值。（
7、2）结构体变量间不能直接进行输入和输出，它的每一个成）结构体变量间不能直接进行输入和输出，它的每一个成员之间是否可以进行直接输入和输出取决于其成员的类型。员之间是否可以进行直接输入和输出取决于其成员的类型。若是基本类型或字符数组，则可以直接进行输入和输出。若是基本类型或字符数组，则可以直接进行输入和输出。（3）结构体变量可以作为函数的参数，函数也可以返回结构）结构体变量可以作为函数的参数，函数也可以返回结构体的值。当函数的形参与实参为结构体类型的变量时，这体的值。当函数的形参与实参为结构体类型的变量时，这种结合的方式属于值传递方式。种结合的方式属于值传递方式。8.2 8.2 共用体共用体共用体
8、（共用体（union，也称为联合体）也是一种用户自定义数据，也称为联合体）也是一种用户自定义数据类型，它与结构体类型比较相像，也是由若干个数据成类型，它与结构体类型比较相像，也是由若干个数据成员组成，并且引用成员的方式也一样。但它们也有区别，员组成，并且引用成员的方式也一样。但它们也有区别，结构体定义了一组相关数据的集合，而共用体定义了一结构体定义了一组相关数据的集合，而共用体定义了一块为所有数据成员共享的内存空间。块为所有数据成员共享的内存空间。8.2.1 8.2.1 共用体类型及其变量共用体类型及其变量定义共用体类型的一般格式如下。定义共用体类型的一般格式如下。其中，其中，union是定义
9、共用体类型的关键字。是定义共用体类型的关键字。是用户自己命名的标识符。是用户自己命名的标识符。union与与组组成特定的共用体类型名，它们可以像基本类型名一样成特定的共用体类型名，它们可以像基本类型名一样（如（如int、float或或char）定义自己的变量。）定义自己的变量。8.2.2 8.2.2 共用体的使用共用体的使用共用体变量及其成员的使用与结构体变量及其成员的使用共用体变量及其成员的使用与结构体变量及其成员的使用类似。对相同类型的共用体变量可以进行赋值运算，但类似。对相同类型的共用体变量可以进行赋值运算，但不能对其直接进行输入或输出的运算。对共用体成员的不能对其直接进行输入或输出的运
10、算。对共用体成员的引用也是采用点运算符进行的，共用体成员可以进行各引用也是采用点运算符进行的，共用体成员可以进行各种运算。种运算。8.3 8.3 枚举类型枚举类型枚举类型也是一种用户自定义类型，是由若干个常量组成枚举类型也是一种用户自定义类型，是由若干个常量组成的有限集合。枚举就是将所有可能的取值一枚一枚地列的有限集合。枚举就是将所有可能的取值一枚一枚地列举出来，主要适用于变量的值有一定范围的情况。举出来，主要适用于变量的值有一定范围的情况。8.3.1 8.3.1 枚举类型与枚举变量枚举类型与枚举变量在实际问题中，有些变量的取值被限定在一个有限的范围内。在实际问题中，有些变量的取值被限定在一个
11、有限的范围内。例如，一个星期内只有七天，一年只有十二个月等。如果例如，一个星期内只有七天，一年只有十二个月等。如果把这些变量声明为整型、字符型等类型是不够贴切的。把这些变量声明为整型、字符型等类型是不够贴切的。C+语言提供了一种称为语言提供了一种称为“枚举枚举”的类型。在枚举类型的的类型。在枚举类型的定义中列举出所有可能的取值，被声明为该定义中列举出所有可能的取值，被声明为该“枚举枚举”类型类型的变量其取值不能超过定义的范围。的变量其取值不能超过定义的范围。8.3.2 8.3.2 枚举类型的使用枚举类型的使用在程序中可以将枚举元素视为一个整型常量，枚举变量的在程序中可以将枚举元素视为一个整型常
12、量，枚举变量的值为该枚举类型定义中的某个元素的值。枚举变量可以值为该枚举类型定义中的某个元素的值。枚举变量可以进行算术运算、赋值运算、关系运算或逻辑运算等。进行算术运算、赋值运算、关系运算或逻辑运算等。8.4 8.4 类型定义类型定义C+语言不仅提供了丰富的数据类型，而且还允许由用户语言不仅提供了丰富的数据类型，而且还允许由用户自己定义类型说明符，也就是说，允许由用户为数据类自己定义类型说明符，也就是说，允许由用户为数据类型取别名。类型定义符型取别名。类型定义符typedef即可用来完成此功能。即可用来完成此功能。利用利用typedef来声明类型说明符的一般语法格式如下。来声明类型说明符的一般
13、语法格式如下。typedef ;其中，其中，可以是可以是C+语言中的标准类型名，也可以语言中的标准类型名，也可以是用户定义的类型名。是用户定义的类型名。是用户为是用户为起起的别名。的别名。typedef可以声明各种类型名，但不能用来定可以声明各种类型名，但不能用来定义变量。义变量。8.5 8.5 字符串字符串字符串是若干个字符的序列，在某种程度上类似于字符的字符串是若干个字符的序列，在某种程度上类似于字符的数组。程序中会频繁地使用到字符串，数组。程序中会频繁地使用到字符串，C+中可以用不中可以用不同方式来操作字符串。同方式来操作字符串。8.5.1 C风格字符串处理风格字符串处理C语言中没有专门
14、的字符串类型，一般操作字符串都是通语言中没有专门的字符串类型，一般操作字符串都是通过数组来完成的。在本书的第过数组来完成的。在本书的第5章中已经介绍了用字符章中已经介绍了用字符数组来操作字符串的方式。在这里需要提及的是，数组来操作字符串的方式。在这里需要提及的是，sizeof()操作符和操作符和strlen()函数在操作字符串时的区别。它们函数在操作字符串时的区别。它们都可以用来取得字符串的长度，但在操作上有一些区别。都可以用来取得字符串的长度，但在操作上有一些区别。sizeof()是操作符，用来返回类型的大小；是操作符，用来返回类型的大小；strlen()是函数，是函数，用来返回字符串的长度
15、。用来返回字符串的长度。sizeof()在操作字符数组型字符串时，返回的大小包括字在操作字符数组型字符串时，返回的大小包括字符串结束符（符串结束符（0）；）；strlen()函数返回的字符串大小不函数返回的字符串大小不包括字符串的结束符。包括字符串的结束符。8.5.2 8.5.2 用指针操作字符串用指针操作字符串在在C和和C+中都可以用指针来操作字符串。可以用以下中都可以用指针来操作字符串。可以用以下3种种方式来进行操作。方式来进行操作。1指针指向字符数组型字符串2指针指向字符串常量3利用动态内存来操作字符串8.5.3 C+8.5.3 C+字符串处理字符串处理利用数组和指针操作数组是比较烦琐的
16、，而且容易出错。利用数组和指针操作数组是比较烦琐的，而且容易出错。为此，为此，C+为开发者提供更为方便和高效率的字符串类为开发者提供更为方便和高效率的字符串类型。型。1C+字符串的基本操作字符串（字符串（string）类型并不是）类型并不是C+的基本数据类型，而只的基本数据类型，而只是在标准库中声明的字符串类，所以在使用字符串类型是在标准库中声明的字符串类，所以在使用字符串类型的时候，要把的时候，要把string头文件包含进来，通常格式如下。头文件包含进来，通常格式如下。#include 2C+字符串的字符串操作函数8.5.4 8.5.4 常用字符串的操作函数常用字符串的操作函数下面将介绍几个
17、用于字符串的函数，使用它们将帮助开发下面将介绍几个用于字符串的函数，使用它们将帮助开发者更方便地处理有关字符串的操作。由于这些函数都包者更方便地处理有关字符串的操作。由于这些函数都包含在含在string.h头文件中，所以使用时也要包含该头文件。头文件中，所以使用时也要包含该头文件。1strcpy函数原型：函数原型：char*strcat(char*destination,const char*source);。函数功能：将字符串函数功能：将字符串source赋给赋给destination。2strcat函数原型：函数原型：char*strcat(char*target,char*source)
18、;。函数功能：将字符串函数功能：将字符串source连接在字符串连接在字符串target的后面。的后面。3strcmp函数原型：函数原型：int strcmp(const char*str1,const char*str2);。函数功能：将字符串函数功能：将字符串str1和字符串和字符串str2从左向右逐个字符按从左向右逐个字符按ASCII码值进行比较，直到遇到不同的字符结束。若码值进行比较，直到遇到不同的字符结束。若str1大于大于str2，则返回值大于，则返回值大于0；若；若str1小于小于str2，则返，则返回值小于回值小于0；当两字符串相等时，返回值为；当两字符串相等时，返回值为0。4
19、strlen函数原型：函数原型：size_t strlen(char*str);。函数功能：函数功能：size_t即即int类型的别名，统计字符串类型的别名，统计字符串str中字符中字符的个数并返回。的个数并返回。8.6 8.6 本章实例本章实例【实例【实例8-1】编写简单的学生信息管理系统。利用结构体来】编写简单的学生信息管理系统。利用结构体来定义学生信息内容，其中包含学生学号、姓名、科目成定义学生信息内容，其中包含学生学号、姓名、科目成绩。通过键盘输入学生信息，并输出到屏幕上。绩。通过键盘输入学生信息，并输出到屏幕上。分析：本程序要求用结构体来实现。首先需要定义表示学分析：本程序要求用结构
20、体来实现。首先需要定义表示学生信息的结构体，然后再声明多个结构体变量来存储学生信息的结构体，然后再声明多个结构体变量来存储学生信息。生信息。8.7 8.7 小结小结本章主要讲述了自定义数据类型和字符串。在自定义数据类本章主要讲述了自定义数据类型和字符串。在自定义数据类型中，包括了结构体、共用体、枚举类型。其中，结构体型中，包括了结构体、共用体、枚举类型。其中，结构体和枚举类型较为常用，而共用体则较为少用。结构体可将和枚举类型较为常用，而共用体则较为少用。结构体可将多个不同类型的值存在同一个数据对象中，可以使用成员多个不同类型的值存在同一个数据对象中，可以使用成员操作符操作符(.)来访问其中的成
21、员。使用结构体的第一步是声来访问其中的成员。使用结构体的第一步是声明一个结构体类型，定义结构存储了哪些成员。然后就可明一个结构体类型，定义结构存储了哪些成员。然后就可以根据这个结构体类型名来声明结构体变量。共用体可以以根据这个结构体类型名来声明结构体变量。共用体可以存储一个值，但是这个值可以是不同的类型。利用存储一个值，但是这个值可以是不同的类型。利用typedef可以允许用户对类型取别名。头文件可以允许用户对类型取别名。头文件string支持支持的的C+string类提供了另一种对用户更友好的字符串处理类提供了另一种对用户更友好的字符串处理方法。主要有对象根据要存储的字符串自动调整其大小，方法。主要有对象根据要存储的字符串自动调整其大小，用户可以使用赋值操作来复制字符串。还介绍了利用数组、用户可以使用赋值操作来复制字符串。还介绍了利用数组、指针和指针和C+的的string类来操作字符串的知识。类来操作字符串的知识。