C語言程序設(shè)計(jì)課件：結(jié)構(gòu)體和共用體

結(jié)構(gòu)體和共用體7.1結(jié)構(gòu)體7.2結(jié)構(gòu)體數(shù)組7.3共用體單元小結(jié) 7.1結(jié)

構(gòu)

體

7.1.1結(jié)構(gòu)體類型

1.認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)體類型

與數(shù)組相同，結(jié)構(gòu)體也是一種構(gòu)造類型，同樣允許用戶將多個(gè)數(shù)據(jù)成員作為一個(gè)整體來保存和使用。它們的區(qū)別在于數(shù)組所有元素的數(shù)據(jù)類型必須一致，而結(jié)構(gòu)體的各個(gè)成員可以定義成不同的數(shù)據(jù)類型。因此，結(jié)構(gòu)體是一種用戶自定義的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，是由若干數(shù)據(jù)成員組成的，這些成員不要求類型必須一致，成員既可以是基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)，也可以是其他構(gòu)造類型的數(shù)據(jù)。

例如，表7-1是某校學(xué)生信息表，現(xiàn)在希望通過C程序管理這些數(shù)據(jù)。

我們要把每個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡和成績幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)當(dāng)成一個(gè)整體來看待，可以通過構(gòu)造結(jié)構(gòu)體類型來實(shí)現(xiàn)。分析表7-1中的數(shù)據(jù)，學(xué)號(hào)和姓名可以定義成字符數(shù)組，性別定義成字符型('m'代表男性，'f'代表女性)，年齡定義成整型，成績定義成實(shí)型，如圖7-1所示。圖7-1“學(xué)生”類型設(shè)計(jì)2.聲明結(jié)構(gòu)體類型

聲明結(jié)構(gòu)體類型的一般形式如下：

struct結(jié)構(gòu)體名

{ 數(shù)據(jù)類型1成員名1;

數(shù)據(jù)類型2成員名2;

…

數(shù)據(jù)類型n成員名n;

};

這里需要注意的是：

(1)“

struct”是關(guān)鍵字，表示聲明的類型是一種結(jié)構(gòu)體類型，不能省略。

(2)“結(jié)構(gòu)體名”是由用戶自己定義的，用來標(biāo)識(shí)這個(gè)新構(gòu)造的結(jié)構(gòu)體類型，以便于同其他結(jié)構(gòu)體類型相區(qū)分。

(3)大括號(hào)內(nèi)是該結(jié)構(gòu)體類型的所有數(shù)據(jù)成員，可以直接采用定義變量的方式來定義數(shù)據(jù)成員。

(4)結(jié)構(gòu)體類型定義必須以分號(hào)結(jié)束。

例如，根據(jù)圖7-1的分析可以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體類型如下：

structstudent

{ charid[9];

/*學(xué)號(hào)*/

charname[10]; /*姓名*/

charsex; /*性別*/

intage;

/*年齡*/

floatscore;

/*成績*/

};

7.1.2結(jié)構(gòu)體變量

1.結(jié)構(gòu)體變量的定義

前面只是構(gòu)造了一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型，其地位等同于系統(tǒng)已經(jīng)定義好的基本數(shù)據(jù)類型，但至此還沒有定義具體的變量，系統(tǒng)也沒有分配具體的內(nèi)存空間。因此，若想真正存取結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)據(jù)，還需要定義具有該類型結(jié)構(gòu)的變量。定義結(jié)構(gòu)體變量可以使用下面三種方法。

(1)使用已聲明的結(jié)構(gòu)體類型定義變量。其一般形式如下：

結(jié)構(gòu)體類型名

變量名列表;

例如，可以使用7.1.1節(jié)中聲明的“structstudent”類型定義變量如下：

structstudentst1,st2;

變量st1、st2將具有“structstudent”類型聲明的數(shù)據(jù)成員結(jié)構(gòu)，可以存取表7-1中的學(xué)生信息，具體的內(nèi)存空間分配如圖7-2所示(圖中已預(yù)先為各成員進(jìn)行了賦值，便于幫助理解)。圖7-2結(jié)構(gòu)體變量st1的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

(2)聲明結(jié)構(gòu)體類型的同時(shí)定義變量。

可以將結(jié)構(gòu)體類型的聲明和結(jié)構(gòu)體變量的定義合二為一，同時(shí)進(jìn)行。使用這種方法定義變量的一般形式如下：

struct結(jié)構(gòu)體名

{

成員列表;

}變量名列表;

例如，前面“structstudent”類型的聲明和st1、st2兩個(gè)變量的定義可以同時(shí)進(jìn)行：

structstudent

{ charid[9]; /*學(xué)號(hào)*/

charname[10]; /*姓名*/

charsex; /*性別*/

intage;

/*年齡*/

floatscore; /*成績*/

}st1,st2;

(3)缺省類型名直接定義結(jié)構(gòu)體變量。

如果某個(gè)結(jié)構(gòu)體類型只使用一次，以后不再使用它來定義新的變量，那么可以省略結(jié)構(gòu)體名，直接定義結(jié)構(gòu)體變量。其一般形式如下：

struct

{ 成員列表;

}變量名列表;

例如，可以直接定義結(jié)構(gòu)體變量st1、st2：

struct

{ charid[9]; /*學(xué)號(hào)*/

charname[10]; /*姓名*/

charsex;

/*性別*/

intage;

/*年齡*/

floatscore; /*成績*/

}st1,st2;

2.結(jié)構(gòu)體成員的引用

結(jié)構(gòu)體變量是若干數(shù)據(jù)成員的集合，故一般不直接使用結(jié)構(gòu)體變量，而是通過對(duì)其成員的引用來進(jìn)行輸入、輸出等操作。引用結(jié)構(gòu)體變量中成員的一般形式如下：

結(jié)構(gòu)體變量名.成員名

例如，若想為st1賦值以獲得圖7-2中所示的效果，可使用如下程序段來實(shí)現(xiàn)：

strcpy(st1.id,“20142154”); /*字符串不能直接用“=”賦值*/

strcpy(,“王宇”);

st1.sex=‘m’;

st1.age=17;

st1.score=89.5;

結(jié)構(gòu)體變量的操作類似于數(shù)組，它的各個(gè)成員可以和普通變量一樣進(jìn)行各種運(yùn)算，但是其本身不能作為一個(gè)整體輸入、輸出或賦常量值。例如，不能像下面這樣訪問結(jié)構(gòu)體

變量：

st1={“20142154”,“王宇”,‘m’,17,89.5};

/*錯(cuò)誤用法*/

printf(“%s,%s,%c,%d,%f”,st1);

/*錯(cuò)誤用法*/

相同類型的結(jié)構(gòu)體變量之間可以直接賦值，這也是結(jié)構(gòu)體變量唯一可以整體操作的方式。例如，已有“structstudentst1,st2”，可以直接將st1整體賦值給st2：

st2=st1;

/*同類型的結(jié)構(gòu)體變量間可整體賦值*/

【例7-1】

構(gòu)造用于保存日期(年、月、日)的結(jié)構(gòu)體類型date，輸入今天的日期，計(jì)算并輸出明天的日期。

#include<stdio.h>

structdate /*結(jié)構(gòu)體類型-日期*/

{ intyear; /*成員-年*/

intmonth; /*成員-月*/

intday;

/*成員-日*/

};

main()

{ structdatetoday,tomor;

today.year=2014;

today.month=9;

today.day=1;

tomor=today;

tomor.day++;

printf("今天:%d年%d月%d日\n",today.year,today.month,today.day);

printf("明天:%d年%d月%d日\n",tomor.year,tomor.month,tomor.day);

}

圖7-3例7-1程序運(yùn)行結(jié)果

3.結(jié)構(gòu)體變量的初始化

在結(jié)構(gòu)體變量定義的同時(shí)可以為其整體賦初值，方法與數(shù)組的初始化相似，將各個(gè)數(shù)據(jù)成員的值按聲明類型時(shí)的順序依次排列，使用逗號(hào)間隔，全部放在大括號(hào)中，整體賦值給變量。例如：

structstudentst1={“20142154”,“王宇”,‘m’,17,89.5};

初始化結(jié)構(gòu)體變量時(shí)，應(yīng)注意每一個(gè)數(shù)據(jù)都要與結(jié)構(gòu)體類型中對(duì)應(yīng)成員的數(shù)據(jù)類型相同。

7.1.3應(yīng)用舉例

【例7-2】

輸入一個(gè)點(diǎn)的二維坐標(biāo)，計(jì)算并輸出這個(gè)點(diǎn)距離原點(diǎn)的長度。

定義結(jié)構(gòu)體類型structpoint來表示點(diǎn)，其中分別定義實(shí)型變量x和y表示點(diǎn)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。

#include<stdio.h>

#include<math.h>

structpoint /*點(diǎn)*/

{ floatx; /*x坐標(biāo)*/

floaty; /*y坐標(biāo)*/

};

main(){ structpointp1;

floatl;

printf("x坐標(biāo)：");

scanf("%f",&p1.x);

printf("y坐標(biāo)：");

scanf("%f",&p1.y);

l=sqrt(p1.x*p1.x+p1.y*p1.y);

printf("點(diǎn)(%.1f,%.1f)距離原點(diǎn)長%.1f\n",p1.x,p1.y,l);

}

圖7-4例7-2程序運(yùn)行結(jié)果

【例7-3】

某研究小組希望建立氣象信息檔案，要求記錄各地每日的最高、最低溫度及空氣質(zhì)量指數(shù)。請(qǐng)為它們構(gòu)造合適的結(jié)構(gòu)體類型，并提供1組樣例作為測(cè)試數(shù)據(jù)。

定義結(jié)構(gòu)體類型structwether來表示氣象記錄，其中的日期繼續(xù)定義結(jié)構(gòu)體類型structdate來表示，構(gòu)造出來的結(jié)構(gòu)如圖7-5所示。圖7-5structwether的結(jié)構(gòu)#include<stdio.h>

structdate

{ intyear;

intmonth;

intday;

};

structweather

{ charcity[20];

structdatemydate;

inttemp_max;

inttemp_min;

intpm;

};

main()

{ structweatherw={"上海",{2014,3,18},24,13,85};

printf("%s\n",w.city);

printf("%d年%d月%d日\n",

w.mydate.year,w.mydate.month,w.mydate.day);

printf("最高溫度：%d\t最低溫度：%d\n",w.temp_max,w.temp_min);

printf("空氣質(zhì)量指數(shù)：%d\n",w.pm);

}

說明：

(1)結(jié)構(gòu)體中的數(shù)據(jù)成員可以定義為另一種結(jié)構(gòu)體類型，這時(shí)將構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的嵌套。

(2)對(duì)嵌套結(jié)構(gòu)體成員的引用要引用到最末一級(jí)。例如，本例中顯示日期需分別顯示年、月、日，而且是采用逐級(jí)訪問的方式完成的。

程序運(yùn)行結(jié)果如圖7-6所示。圖7-6例7-3程序運(yùn)行結(jié)果 7.2結(jié)?構(gòu)?體?數(shù)?組

在7.1.1小節(jié)中，我們?yōu)榱斯芾肀?-1中的學(xué)生數(shù)據(jù)聲明了結(jié)構(gòu)體類型“structstudent”，并定義了兩個(gè)變量st1，st2。定義結(jié)構(gòu)體變量可以滿足存放一兩個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)的要求，若想管理表中的所有數(shù)據(jù)，就需要將結(jié)構(gòu)體類型定義成數(shù)組才行。結(jié)構(gòu)體數(shù)組中的每個(gè)元素都是一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)據(jù)，和定義結(jié)構(gòu)體變量的方法相仿，只需將結(jié)構(gòu)體變量換成數(shù)組即可。根據(jù)已經(jīng)聲明的類型定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組的一般格式如下：

struct結(jié)構(gòu)體名

數(shù)組名[長度];

為結(jié)構(gòu)體數(shù)組進(jìn)行初始化的方法與二維數(shù)組的相似，每個(gè)數(shù)組元素作為結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)據(jù)要使用大括號(hào)括起來，所有元素的外層采用數(shù)組初始化的規(guī)則繼續(xù)使用大括號(hào)括起來。例如：

structstudentstu[3]={{“20142145”,“王宇”,‘m’,17,89.5},

{“20143018”,“柳青”,‘m’,18,76.0},

{"20148429","李萱萱",'f',17,92.5}};圖7-7結(jié)構(gòu)體數(shù)組stu圖7-8結(jié)構(gòu)體數(shù)組stu的存儲(chǔ)方式訪問結(jié)構(gòu)體數(shù)組中元素的各數(shù)據(jù)成員的方法如下：

數(shù)組名[下標(biāo)].成員名;

例如：

printf("%s",stu[1].name); /*輸出“柳青”*/

【例7-4】

某學(xué)生干事希望編寫程序幫助其管理學(xué)生成績，他希望錄入學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名及各門課程的成績后，程序可以計(jì)算每個(gè)學(xué)生的總成績和平均成績，并將結(jié)果顯示

出來。

本例以錄入3名學(xué)生4門課程的成績?yōu)槔幊?，使用符?hào)常量保存學(xué)生人數(shù)和課程門數(shù)，使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況方便地修改參數(shù)。

#include<stdio.h>

#defineM3 /*M為學(xué)生人數(shù)*/

#defineN4 /*N為課程門數(shù)*/

structstudent

{ intid; /*學(xué)號(hào)*/

charname[20]; /*姓名*/

floatscore[N]; /*各門課程的成績*/

floatsum; /*總分*/

floatavg; /*平均分*/

};

main()

{ structstudents[M];

inti,j;

for(i=0;i<M;i++) /*輸入姓名、學(xué)號(hào)、各科成績*/

{ printf("學(xué)號(hào)：");

scanf("%d",&s[i].id);

printf("姓名：");

scanf("%s",s[i].name);

for(j=0;j<N;j++)

{ printf("\t科目%d：",j+1);

scanf("%f",&s[i].score[j]);

}

}

for(i=0;i<M;i++)

{ s[i].sum=0;

for(j=0;j<N;j++) /*計(jì)算總分*/

s[i].sum+=s[i].score[j];

s[i].avg=s[i].sum/N; /*計(jì)算平均分*/

}

for(i=0;i<M;i++) /*輸出結(jié)果*/

{ printf("學(xué)號(hào)：%d\t姓名：%s\t",s[i].id,s[i].name);

printf("總分：%.1f\t平均分：%.1f\n",s[i].sum,s[i].avg);

}

}

說明：

(1)程序定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組s表示學(xué)生，數(shù)組具有M個(gè)元素，M為3時(shí)可以統(tǒng)計(jì)3個(gè)學(xué)生的成績。程序中的“s[i]”表示第(i+1)名學(xué)生。

(2)每個(gè)數(shù)組元素包含id(學(xué)號(hào))、name(姓名)、score(各單科成績)、sum(總分)和avg(平均分)5個(gè)數(shù)據(jù)成員。

(3)結(jié)構(gòu)體成員score也是一個(gè)數(shù)組，用來存放學(xué)生的各門課程的成績。本數(shù)組具有N個(gè)元素，N為4時(shí)可以為每名學(xué)生錄入4門課程的成績。程序中的“s[i].score[j]”表示第(i+1)名學(xué)生的第(j+1)門課程的成績。

(4)注意數(shù)據(jù)成員間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算時(shí)一個(gè)學(xué)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)成員應(yīng)通過相同的數(shù)組元素來引用。例如，學(xué)生的總分由該名學(xué)生的各門課程成績累加得出，即“for(j=0;j<N;j++)s[i].sum+=s[i].score[j];”；平均分由該名學(xué)生的總分除以科目數(shù)得出，即“s[i].avg?=s[i].sum/N;”。

圖7-9例7-4程序運(yùn)行結(jié)果

7.3共

用

體

共用體是C語言中另一種允許用戶自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造類型。它和結(jié)構(gòu)體類似，也是由若干不同類型的數(shù)據(jù)成員組合而成的，類型聲明、變量定義等使用方式也與結(jié)構(gòu)體類型大同小異。不同的是，共用體變量的所有成員均從同一地址開始存放，即在同樣的內(nèi)存空間中可以根據(jù)需要存放不同類型的數(shù)據(jù)。也就是說，共用體為所有成員定義了一塊共享的內(nèi)存空間。靈活運(yùn)用共用體可以有效地節(jié)省內(nèi)存空間。聲明共用體類型的一般形式如下：

union共用體名

{ 數(shù)據(jù)類型1成員名1;

數(shù)據(jù)類型2成員名2;

…

數(shù)據(jù)類型n成員名n;

};

表中“成績”一欄因?yàn)椴捎玫目己朔绞讲煌a(chǎn)生了兩種成績記錄方式。其中考試課的成績可以直接使用整型數(shù)保存；考查課的成績包含“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”和“不及格”5個(gè)等級(jí)，即使映射成“A”、“B”、“C”、“D”、“E”也需使用字符型保存。這時(shí)，我們可以將成績一欄設(shè)計(jì)成共用體類型，以使其既可以存儲(chǔ)字符型數(shù)據(jù)，又可以存儲(chǔ)整型數(shù)據(jù)。當(dāng)然，每門課程只能選擇一種考核方式，產(chǎn)生一個(gè)成績，要么是整型，要么是字符型。

為“成績”一欄聲明共用體類型如下：

unionscore

{ intnum; /*用來記錄百分制成績*/

chargrade; /*用來記錄等級(jí)制成績*/

};

這里聲明了共用體類型“unionscore”，數(shù)據(jù)成員包含一個(gè)整型和一個(gè)字符型，它們共用同一段內(nèi)存單元，如圖7-10所示。

圖7-10共用體類型的存儲(chǔ)方式

因?yàn)閿?shù)據(jù)成員共享內(nèi)存空間，所以共用體的大小以各數(shù)據(jù)成員中所占內(nèi)存空間最大的成員為準(zhǔn)。例如，上面聲明的共用體類型“unionscore”占有的內(nèi)存空間大小等于其成員num的大小，為4字節(jié)。

共用體的變量定義和成員引用方式與結(jié)構(gòu)體的相同。例如：

unionscoresc1; /*定義共用體變量sc1*/

sc1.num=92; /*使用百分制方式記錄考核成績*/

【例7-5】

某高校準(zhǔn)備編寫成績管理系統(tǒng)，現(xiàn)提供某名學(xué)生的成績單如表7-2所示，要求編寫程序管理學(xué)生成績并輸出成績單。

為表7-2中的各行記錄設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體類型“structsubject”，包含成員課程名、考核方式、成績。其中課程名使用字符數(shù)組表示，考核方式使用字符型表示(t為考試，f為考核)，成績使用前面分析的共用體類型“unionscore”表示。#include<stdio.h>

#defineN3 /*課程數(shù)*/

unionscore /*成績*/

{ intnum;

chargrade;

};

structsubject

{ charname[20]; /*課程名*/

chartype; /*考核方式*/

unionscoresc; /*成績*/

};

main()

{ structsubjectsub[N]={{"C語言程序設(shè)計(jì)",'t',{92}},

{“藝術(shù)欣賞”,‘f’,{‘B’}},{“大學(xué)英語”,‘t’,{87}}};

inti;

for(i=0;i<N;i++)

{ printf(“%s\t”,sub[i].name);/*輸出課程名*/

if(sub[i].type==‘t’) /*若課程為考試課*/

{ printf(“考試\t”);

printf(“%d”,sub[i].sc.num);

/*考試課成績采用百分制記錄*/

}

else

/*若課程為考查課*/

{ printf("考核\t");

switch(sub[i].sc.grade) /*考查課成績采用等級(jí)制記錄*/

{ case'A':printf("優(yōu)");break; case'B':printf("良");break;

case'C':printf("中");break;

case'D':printf("及格");break;

case'E':printf("不及格");break;

default:printf("缺考");

}

}

printf("\n");

}

}

說明：

(1)結(jié)構(gòu)體類型可以包含共用體變量，反之，共用體類型也可以包含結(jié)構(gòu)體變量。本例中結(jié)構(gòu)體類型“structsubject”中表示成績的成員就是共用體變量“unionscoresc;”。

(2)共用體變量初始化的值放在一對(duì)大括號(hào)中。

因?yàn)樵诠灿皿w中同一時(shí)刻只有一個(gè)成員起作用，所以初始化時(shí)只需要賦一個(gè)值就可以了。本例中針對(duì)共用體部分的初始化實(shí)際上相當(dāng)于如下賦值語句：

sub[0].score.num=92;

sub[1].score.grade=’B’;

sub[2].score.num=’87’;

(3)通常會(huì)定義一個(gè)狀態(tài)變量與共用體配合使用，根據(jù)狀態(tài)變量取值的不同來確定共用體變量當(dāng)前生效的成員。本例將結(jié)構(gòu)體成員考核方式“chartype”與成績“unionscoresc”搭配使用。當(dāng)課程為考試課(sub[i].type==‘t’)時(shí)，成績中生效的成員是num；當(dāng)課程為考查課(sub[i].type==‘f’)時(shí)，成績中生效的成員是grade。

程序運(yùn)行結(jié)果如圖7-11所示。圖7-11例7-5程序運(yùn)行結(jié)果

【例7-6】

某學(xué)生管理系統(tǒng)錄入學(xué)生的個(gè)人信息時(shí)，每個(gè)學(xué)生首先需輸入姓名、學(xué)號(hào)和性別。如果是男生，則繼續(xù)登記視力是否正常(正常記Y，異常記N)；如果是女生，則繼續(xù)登記身高和體重。#include<stdio.h>#defineN2structstudent{ charname[10];

/*姓名*/