程序員之程序設計知識點七
7.1 結構型和結構變量
1．結構型
結構型是由若干獨立意義成員組成的復雜數據。定義一個結構型的一般形式為
struct 結構型名{
數據類型1 成員1名；
數據類型2 成員2名；
……
數據類型n 成員n名；
}；
其中關鍵字“struct”引出結構型的定義。用花括號括住結構型的成員說明表，指明組成此結構型全部成員的數據類型和名稱。結構型的成員也稱為域。如某個系統的學生數據實體用如下結構型來描述：
struct stdType {
int num；/*學號*/
char * name；/*姓名，允許姓名字符串長度可變，按需要申請*/
char sex；/*性別‘M' 表示男生，'F’表示女生*/
int age；/*年齡*/
int score；/*成績*/
char *addr; /*家庭地址，允許地址字符串長度可變，按需要申請*/
} ；
上例定義結構型struct stdType，有六個成員。實際上，凡是相關的若干數據對象都可組合成一個結構，在一個結構名下進行管理。
結構成員的數據類型可以是任何類型，包括前面定義的其它結構型，但是結構不能包含自身，而允許結構中可有這樣的指針成員，指向如同定義一樣的結構。
2．結構變量
結構型的變量就是結構變量，程序要使用結構數據，需定義結構變量。結構變量也簡稱結構。定義結構變量有以下幾種不同的方法。
（1）先定義結構型，再定義結構變量。如利用前面已定義的結構型struct stdType,以下代碼
struct stdType st1，st2，stdArray[200]
定義結構變量st1、st2和結構數組stdArray。
(2) 在定義結構型時，同時定義結構變量。如代碼
struct point {/*某繪圖程序的坐標類型*/
int x；
int y；
} p1,p2;
定義struct point型變量 p1、p2。
(3) 在定義無名結構型時，同時定義結構變量。如某種形式的結構型只是一次性定義幾個變量，可以省略結構型名，直接定義結構變量。如由日、月、年組成的日期結構變量為：
struct
int day; /*日*/
int month；/*月*/
int year；/*年*/
} date1，date2；/*定義兩個日期變量datel和date2*/
3．結構變量初始化
在定義結構變量時，可同時給它置初值，稱為結構變量初始化。結構變量初始化時，要按其結構型定義中的成員順序逐一給出各成員的初值。如
struct point2 /* 說明繪圖程序的坐標類型*/
int x；
int y；
} p3＝{ 20，50};
結構變量初始化時，對初值表達式的要求與數組初始化對初值表達式的要求相同。
4．結構變量的引用
結構變量定義后，就可以用結構變量的名引用結構。 ANSI C還允許相同類型的結構變量相互賦值。
5．結構變量成員的引用
引用結構變量成員的標記形式為：
結構變量名．成員名
其中“．” 稱為成員運算符。例如，datel．year引用結構變量datel的year成員。因該成員的類型為int型的，可以對它施行任何int型變量可施行的運算。例如，賦值運算datel.year=2000。如結構變量的某成員又是結構，要引用其成員的成員，則繼續用成員運算符‘．’接上更內居的成員名。如結構變量的某成員是數組，要引用其成員的元素，則繼續用數組元素的下標引用結構成員的元素。
結構有多個成員，通常結構成員順序地被安排在結構變量的內存決中，結構變量的地址是結構所占內存的開始地址，寫成
& 結構變量
而結構成員的地址寫成
& 結構變量．成員名
6．結構數組
一般地，常用結構描述有復雜數據信息的個體，而用數組描述個體的集合。當數組的元素是結構時，這種數組就稱為結構數組。如用結構型描述單個學生，而用結構數組表示一個班的學生。
與定義結構變量的方法相仿，在前述所有定義結構變量的方法中，在變量名之后指定元素個數，就能定義結構數組，也可賦初值。
如同元素為標準數據類型的數組一樣，結構數組各元素在內存中也順序存放，初始化時，逐一給數組的每個元素指定結構初值。
對結構數組元素的訪問也是利用數組元素下標的引用方法，若引用結構數組元素的成員，再用結構成員的引用方法，寫成以下形式：
結構數組名[元素下標]. 成員名
即首先是指定數組的元素，再指定結構的成員。
引用結構數組元素成員地址的標記方法為
& 結構數組名[元素下標]. 成員名
引用結構數組元素地址的標記方法為
& 結構數組名[元素下標]
引用結構數組首元素地址的標記方法為
結構數組名
7．結構指針變量
把結構變量s所占據的存儲段開始地址賦給能指向該結構的指針變量p，就說指針p指向結構變量s。指針p是一個結構指針變量，簡稱結構指針。定義結構指針的方法，與定義一般指針變量一樣，當類型區分符是結構型時，所定義的指針變量即為結構指針。如代碼
struct date *pd， d；
定義結構指針pd和結構變量成其中，指針變量pd能指向類型為struct date的結構。賦值代碼 pd＝&d，使指針pd指向結構變量d。
由指向結構的指針引用結構成員的標記形式為
結構指針變量名->成員名
其中“ ->”稱為指向成員運算符。例如，如下代碼：
pd->day /* 引用結構變量d的成員day*/
pd_>month /*引用結構變量d的成員month */
pd-> year /* 引用結構變量d的成員year */
表達式“* 指針變量” 表示指針變量所指對象，所以通過指針引用其所指結構的成員也可寫成以下形式：
(*指針變量). 結構成員名
這里圓括號是必需的，因為運算符“*”的優先級低于運算符“.”，但是幾乎不用這種標記方法，習慣都采用指向成員運算符“->”來標記。
8．指向結構數組元素的指針
結構指針變量也可指向結構數組的某個元素。如有定義：
struct stdType std[50]， *ps，*p；
代碼：
ps＝&std[2]；
p＝std；
使指針ps指向結構std[2]，指針p指向結構std[0]。
通過指針引用它所指數組元素的成員與指向普通結構一樣，如代碼 ps-> score引用std[2].score;而代碼 p-> score引用std[0].score。
當結構指針ps指向結構數組的元素std[k] 時，表達式ps＋n表示指向結構數組元素 std[k+n]。利用指向結構數組元素的指針，引用結構數組元素的成員又有多種表示形式：
(1) 利用結構數組元素的指針引用它所指數組元素的成員：
指針變量->成員名 /* 幾乎都這樣用 */
指針變量[0]. 成員名 /* 幾乎不用 */
( *指針變量)．成員名 /* 幾乎不用 */
(2) 利用結構數組元素的指針引用離它所指元素i個元素的成員：
( 指針變量+i)->成員名 /* 常用 */
指針變量[i]．成員名 /* 最常用 */
( *(指針變量+i))．成員名 /* 幾乎不用 */
以下代碼序列實現在結構數組std的前n個元素中找***分的那個結構，并由指針p指向該結構：
P＝ std； /* 等價于p＝&std[0] */
for(ps＝p＋1； ps
if(ps-> score> p-> score) p＝ps；
【例 7.1】 以下函數 dayofYear()利用月份天數表，已知日、月、年，計算年中的第幾天。
int dTbl[][12] ={{31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31}，/*平年*/
{31，29，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31}}； /* 閏年 */
int dayofYear( int d，int m，int y) /*計算年中第幾天 */
{ int i， leap， day＝d;
leap＝(y%4＝＝0 && y%100)||y%400＝＝0；
for( i＝0； i
day += dTbl[leap][i]；
return day；
}
9．在函數間傳遞結構數據
在函數間傳遞結構數據主要有以下幾種形式：
(1) 共用全局的外部結構變量。
(2) 函數設置結構形式參數。
(3) 函數返回結構值。
(4) 函數設置結構指針形式參數。
以函數 dayofYear()為例，設有以下形式的結構類型 struct date，以該類型的結構為形式參數，改寫該函數為
struct date {
int day；
int month；
int year；
int yearDay；
char * monthName；
} date；
int dayofYear(struct date d)
{ int i，leap，day＝d．day;
leap =(d.year%4＝＝0 && d.year%l00) ||d.year%400＝＝0；
for( i＝0；i
day += dTbl[leap][i]；
return day；
}
調用帶結構形式參數的函數，必須提供與形式參數相同類型的結構變量實際參數。主函數中對函數dayofYear()的調用應改寫成：
date.yearDay＝dayofYear(date)；
C語言允許函數返回結構型值，如將函數dayofYear()改為設置struct date類型的形式參數，并返回struct date類型的值。對函數dayofYear()的新的改寫如下：
struct date dayofYear(struct date d)
{ int i， leap；
d.yearDay＝d.day；
leap=(d. year%4＝＝0 && d.year%100) ||d.year%400＝＝0；
for(i＝0；i
d.yearDay＋＝dTbl[leap][i]；
return d；
}
主函數調用函數dayofYear()把返回的結構值賦給結構變量 date：
date＝dayofYear(date) ；
再改寫函數dayofYear()，使它的形式參數是以struct date結構指針為形式參數。
void dayofYear(struct date *dp)
{ int i，leap，day =dp-> day；
leap =(dp -> year%4＝＝0 && dp -> year%l00) ||dp ->year%400＝＝0;
for(i＝0；i< dp -> month-1；i＋＋)
day＋＝dThl[leap][i] ；
dp -> yearDay＝day;
}
改寫后的函數通過指針形式參數引用結構成員，并將計算結果存放在結構的相應成員中，不再返回結果。對該函數的調用方式也需相應地改寫成：
dayofYear(&date)；
7.2 共用型和共用型變量
1．共用型
在某些特殊應用中，要求某數據對象在程序執行的不同時期能存儲不同類型的值。C語言的共用型能滿足這個要求。共用型的成員從同一地址開始存儲。但任一時刻只存儲其中一個成員，由最近放入的內容決定該區域究竟是哪一個成員的值。分配給共用型的存儲區域大小，要求至少能存儲其中***一種成員。定義共用型的一般形式為
union 共用型名 {
數據類型1 成員1名；
數據類型2 成員2名；
……
數據類型n 成員n名；
}；
例如，下面定義的共用型(union udata) 能存儲整型，或字符型，或浮點型的數據：
union udata {
int ival；
char chval；
float fval；
}；
2．共用型變目的定義
與結構變量的定義方法一樣，共用型變量的定義方法有以下幾種：
(1) 先定義共用型，然后定義共用型變量、共用型數組、共用型指針等。
(2) 定義共用型同時定義共用型變量、共用型數組、共用型指針等。
(3) 定義無名共用型同時定義共用型變量、共用型數組、共用型指針等。
3．共用型變目初始化
共用型變量定義時，也可初始化，但只能對共用型中的***個成員初始化。
4．引用共用型變目的成員
引用共用型變量成員的方法與引用結構變量成員的方法相同。共用型也可出現在結構和數組中，共用型也可包含有結構和數組。引用結構中的共用型或共用型中的結構的書寫形式與引用嵌套結構成員的書寫形式一樣。例如，以下代碼
Struct {
char name[30]; /* 標識符 */
int uflag； /* 存于共用型成員中的值的類型 */
union /* 存儲變量值 */
{ int ival； /* 當變量為整型時 */
char chval /* 當變量為字符型時 */
float fval； /*當變量為浮點型時 */
} uval；
} symTbl[1000]； /* 變量表 */
定義了一個結構數組symTbl。用symTbl[50].uval.fval引用結構數組symTbl中的第50個結構的共用型成員uval的fval(視其中的共用型為浮點型數據)。
函數的形式參數不能是共用型類型，函數的結果也不能是共用型類型。但指向共用型的指針可以作為函數形式參數，函數也可以返回指向共用型的指針。
7.3 枚舉型和枚舉型變量
1．枚舉型
除數字、文字信息之外，還有專用名稱信息，如反映電梯運行狀態的有上(UP) ，下(DOWN) ，停(sTOP) ；又如表示星期幾的名稱等。為提高程序描述問題時的直觀性，引入枚舉型。程序用枚舉方法列舉一組標識符作為枚舉型的值的集合。當一個變量具有這種枚舉型時，它就能取枚舉型的標識將值。定義枚舉型的一般形式為
enum 枚舉型名 {枚舉常量1，枚舉常量2，……，枚舉常量n}；
其中enum是枚舉型的引導字，枚舉型名是標識符，枚舉常量也是用戶指定的標識符，但它們被程序看作常量，習慣稱它們為枚舉常量。例如:
enum weekday { SUN， MON， TUE， WED， THU， FRI， SAT}；
通常，每個枚舉常量都是有意義名稱符號，但對程序本身來說，這些枚舉常量并不自動代表什么含義。例如，并不因為寫成SAT就自動表示“星期六”，不寫SAT寫成SATDAY或任何其它標識符也是可以的。對于編譯系統來說，枚舉型中的標識符只是一組互不相同的標識符而已，標識符本身的字面意義只是供閱讀程序的人便于理解程序。
為了便于處理枚舉型，編譯系統將每個枚舉常量與一個整數相聯系，即枚舉常量在內部被視作一個整數，值的大小由它們在枚舉型中出現的順序確定，依次為0，l，2，…。如在上面的定義中，SUN值為0，MON值為1，……，SAT值為6。枚舉型變量的值也可輸出。例如:
printf(“%d \n”， SUN)；
將輸出整數0。
枚舉常量的對應整數也可由程序直接指定。如
enum weekday { SUN＝ 7， MON＝ l， TUE， WED, THU， FRI, SAT}；
指定SUN為7，MON為1，后面未指定對應整數的枚舉常量所代表的整數，則是前一個枚舉常量代表的整數加1。所以在上述定義中，TUE為2，……，SAT為6。
因枚舉常量代表一個整數，同一枚舉型的變量、枚舉常量或整數相互間都可以作關系比較。
2．枚舉型變量
定義枚舉型變量也有以下多種方法：
（1）先定義枚舉型，然后定義枚舉型變量、枚舉型數組、枚舉型指針等。
（2）定義枚舉型同時定義枚舉型變量、枚舉型數組、枚舉型指針等。
（3）定義無名枚舉型同時定義枚舉型變量、枚舉型數組、枚舉型指針等。例如：
enum weekday today， yesterday， tomorrow；
enum { RED， YELLOW， BLUE } color；
定義枚舉型 enum weekday的變量 today，yesterday，tomorow；定義枚舉型變量 color。例如：
today＝SUN； tomorrow ＝ MON；
yesterday =SAT ； color＝ YELLOW；
使用枚舉型，除能命名見名議意的標識符外，對標識符值的內部實現，程序員可以不必考慮。另外，一個變量具有枚舉型，還能反映變量值的有限性。枚舉型變量常用于循環的控制變量，枚舉常量用于多路選擇控制的情況。
7.4 用戶自定義類型
C語言也提供類型定義外化成為類型命名的機制。讓用戶定義新的類型，并用這些新類型定義變量。用戶自定義類型的方法為：
typedef 類型 用戶自定義類型名；
其中類型可以是基本類型，也可以是前面用戶自定義的類型，也還可以是任何C語言允許的類型描述，如數組類型、結構型、共用型、枚舉型，及各種指針類型。用戶自定義類型名是標識符，以后就可用該用戶自定義類型名定義相應類型的變量。例如：
typedef int INTEGER；
tyPedef struet {
int num；
char * name；
char sex；
int age;
int score；
} stdType； /*定義結構型stdType */
typedef int INTARRAy[20] ； /* 含 20個整數的數組類型 INTARRAY */
typedef enum { RED， YELLOW， BLUE } COLOR； /* 枚舉型COLOR */
typedef char *CHP； /* 定義字符指針類型CHP */
利用以上類型定義，可定義變量如下：
INTEGER X,Y; /* 定義int類型變量 x和 y */
stdType std1，std2； /* 定義兩個結構變量 */
INTARRAY v1, v2； /* 定義兩個各含20個整數的數組 */
COLOR c1，c2； /* 定義兩個枚舉變量 */
CHP cp1， cp2； /* 定義字符指針變量cpl和cp2 */
在以上變量定義中，對于結構、枚舉等類型，不必再冠相應的類型類別關鍵字。特別對于數組類型，當有多個數組變量成員類型相同、數組元素個數也相同時，先用typedef定義一個數組類型，然后再定義數組變量就比較方便、簡潔。
通常，在組織復雜的程序時，不同源程序文件中用到的同一數據類型，如數組、結構、共用型、指針等，常用外typedef定義來給有關數據類型命名，并將這些類型定義單獨放在一個源文件中，凡要用到它們的源文件，就用# include預處理命令將它包含進來。
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