程序員之程序設(shè)計知識點七
7.1 結(jié)構(gòu)型和結(jié)構(gòu)變量
1．結(jié)構(gòu)型
結(jié)構(gòu)型是由若干獨立意義成員組成的復(fù)雜數(shù)據(jù)。定義一個結(jié)構(gòu)型的一般形式為
struct 結(jié)構(gòu)型名{
數(shù)據(jù)類型1 成員1名；
數(shù)據(jù)類型2 成員2名；
……
數(shù)據(jù)類型n 成員n名；
}；
其中關(guān)鍵字“struct”引出結(jié)構(gòu)型的定義。用花括號括住結(jié)構(gòu)型的成員說明表，指明組成此結(jié)構(gòu)型全部成員的數(shù)據(jù)類型和名稱。結(jié)構(gòu)型的成員也稱為域。如某個系統(tǒng)的學(xué)生數(shù)據(jù)實體用如下結(jié)構(gòu)型來描述：
struct stdType {
int num；/*學(xué)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(jié)構(gòu)型struct stdType，有六個成員。實際上，凡是相關(guān)的若干數(shù)據(jù)對象都可組合成一個結(jié)構(gòu)，在一個結(jié)構(gòu)名下進行管理。
結(jié)構(gòu)成員的數(shù)據(jù)類型可以是任何類型，包括前面定義的其它結(jié)構(gòu)型，但是結(jié)構(gòu)不能包含自身，而允許結(jié)構(gòu)中可有這樣的指針成員，指向如同定義一樣的結(jié)構(gòu)。
2．結(jié)構(gòu)變量
結(jié)構(gòu)型的變量就是結(jié)構(gòu)變量，程序要使用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，需定義結(jié)構(gòu)變量。結(jié)構(gòu)變量也簡稱結(jié)構(gòu)。定義結(jié)構(gòu)變量有以下幾種不同的方法。
（1）先定義結(jié)構(gòu)型，再定義結(jié)構(gòu)變量。如利用前面已定義的結(jié)構(gòu)型struct stdType,以下代碼
struct stdType st1，st2，stdArray[200]
定義結(jié)構(gòu)變量st1、st2和結(jié)構(gòu)數(shù)組stdArray。
(2) 在定義結(jié)構(gòu)型時，同時定義結(jié)構(gòu)變量。如代碼
struct point {/*某繪圖程序的坐標(biāo)類型*/
int x；
int y；
} p1,p2;
定義struct point型變量 p1、p2。
(3) 在定義無名結(jié)構(gòu)型時，同時定義結(jié)構(gòu)變量。如某種形式的結(jié)構(gòu)型只是一次性定義幾個變量，可以省略結(jié)構(gòu)型名，直接定義結(jié)構(gòu)變量。如由日、月、年組成的日期結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變量初始化
在定義結(jié)構(gòu)變量時，可同時給它置初值，稱為結(jié)構(gòu)變量初始化。結(jié)構(gòu)變量初始化時，要按其結(jié)構(gòu)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(biāo)類型*/
int x；
int y；
} p3＝{ 20，50};
結(jié)構(gòu)變量初始化時，對初值表達式的要求與數(shù)組初始化對初值表達式的要求相同。
4．結(jié)構(gòu)變量的引用
結(jié)構(gòu)變量定義后，就可以用結(jié)構(gòu)變量的名引用結(jié)構(gòu)。 ANSI C還允許相同類型的結(jié)構(gòu)變量相互賦值。
5．結(jié)構(gòu)變量成員的引用
引用結(jié)構(gòu)變量成員的標(biāo)記形式為：
結(jié)構(gòu)變量名．成員名
其中“．” 稱為成員運算符。例如，datel．year引用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變量的某成員又是結(jié)構(gòu)，要引用其成員的成員，則繼續(xù)用成員運算符‘．’接上更內(nèi)居的成員名。如結(jié)構(gòu)變量的某成員是數(shù)組，要引用其成員的元素，則繼續(xù)用數(shù)組元素的下標(biāo)引用結(jié)構(gòu)成員的元素。
結(jié)構(gòu)有多個成員，通常結(jié)構(gòu)成員順序地被安排在結(jié)構(gòu)變量的內(nèi)存決中，結(jié)構(gòu)變量的地址是結(jié)構(gòu)所占內(nèi)存的開始地址，寫成
& 結(jié)構(gòu)變量
而結(jié)構(gòu)成員的地址寫成
& 結(jié)構(gòu)變量．成員名
6．結(jié)構(gòu)數(shù)組
一般地，常用結(jié)構(gòu)描述有復(fù)雜數(shù)據(jù)信息的個體，而用數(shù)組描述個體的集合。當(dāng)數(shù)組的元素是結(jié)構(gòu)時，這種數(shù)組就稱為結(jié)構(gòu)數(shù)組。如用結(jié)構(gòu)型描述單個學(xué)生，而用結(jié)構(gòu)數(shù)組表示一個班的學(xué)生。
與定義結(jié)構(gòu)變量的方法相仿，在前述所有定義結(jié)構(gòu)變量的方法中，在變量名之后指定元素個數(shù)，就能定義結(jié)構(gòu)數(shù)組，也可賦初值。
如同元素為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型的數(shù)組一樣，結(jié)構(gòu)數(shù)組各元素在內(nèi)存中也順序存放，初始化時，逐一給數(shù)組的每個元素指定結(jié)構(gòu)初值。
對結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的訪問也是利用數(shù)組元素下標(biāo)的引用方法，若引用結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的成員，再用結(jié)構(gòu)成員的引用方法，寫成以下形式：
結(jié)構(gòu)數(shù)組名[元素下標(biāo)]. 成員名
即首先是指定數(shù)組的元素，再指定結(jié)構(gòu)的成員。
引用結(jié)構(gòu)數(shù)組元素成員地址的標(biāo)記方法為
& 結(jié)構(gòu)數(shù)組名[元素下標(biāo)]. 成員名
引用結(jié)構(gòu)數(shù)組元素地址的標(biāo)記方法為
& 結(jié)構(gòu)數(shù)組名[元素下標(biāo)]
引用結(jié)構(gòu)數(shù)組首元素地址的標(biāo)記方法為
結(jié)構(gòu)數(shù)組名
7．結(jié)構(gòu)指針變量
把結(jié)構(gòu)變量s所占據(jù)的存儲段開始地址賦給能指向該結(jié)構(gòu)的指針變量p，就說指針p指向結(jié)構(gòu)變量s。指針p是一個結(jié)構(gòu)指針變量，簡稱結(jié)構(gòu)指針。定義結(jié)構(gòu)指針的方法，與定義一般指針變量一樣，當(dāng)類型區(qū)分符是結(jié)構(gòu)型時，所定義的指針變量即為結(jié)構(gòu)指針。如代碼
struct date *pd， d；
定義結(jié)構(gòu)指針pd和結(jié)構(gòu)變量成其中，指針變量pd能指向類型為struct date的結(jié)構(gòu)。賦值代碼 pd＝&d，使指針pd指向結(jié)構(gòu)變量d。
由指向結(jié)構(gòu)的指針引用結(jié)構(gòu)成員的標(biāo)記形式為
結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變量d的成員day*/
pd_>month /*引用結(jié)構(gòu)變量d的成員month */
pd-> year /* 引用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的成員也可寫成以下形式：
(*指針變量). 結(jié)構(gòu)成員名
這里圓括號是必需的，因為運算符“*”的優(yōu)先級低于運算符“.”，但是幾乎不用這種標(biāo)記方法，習(xí)慣都采用指向成員運算符“->”來標(biāo)記。
8．指向結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的指針
結(jié)構(gòu)指針變量也可指向結(jié)構(gòu)數(shù)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(jié)構(gòu)std[2]，指針p指向結(jié)構(gòu)std[0]。
通過指針引用它所指數(shù)組元素的成員與指向普通結(jié)構(gòu)一樣，如代碼 ps-> score引用std[2].score;而代碼 p-> score引用std[0].score。
當(dāng)結(jié)構(gòu)指針ps指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的元素std[k] 時，表達式ps＋n表示指向結(jié)構(gòu)數(shù)組元素 std[k+n]。利用指向結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的指針，引用結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的成員又有多種表示形式：
(1) 利用結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的指針引用它所指數(shù)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(jié)構(gòu)數(shù)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(xiàn)在結(jié)構(gòu)數(shù)組std的前n個元素中找***分的那個結(jié)構(gòu)，并由指針p指向該結(jié)構(gòu)：
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(shù) dayofYear()利用月份天數(shù)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(shù)間傳遞結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
在函數(shù)間傳遞結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)主要有以下幾種形式：
(1) 共用全局的外部結(jié)構(gòu)變量。
(2) 函數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)形式參數(shù)。
(3) 函數(shù)返回結(jié)構(gòu)值。
(4) 函數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)指針形式參數(shù)。
以函數(shù) dayofYear()為例，設(shè)有以下形式的結(jié)構(gòu)類型 struct date，以該類型的結(jié)構(gòu)為形式參數(shù)，改寫該函數(shù)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(diào)用帶結(jié)構(gòu)形式參數(shù)的函數(shù)，必須提供與形式參數(shù)相同類型的結(jié)構(gòu)變量實際參數(shù)。主函數(shù)中對函數(shù)dayofYear()的調(diào)用應(yīng)改寫成：
date.yearDay＝dayofYear(date)；
C語言允許函數(shù)返回結(jié)構(gòu)型值，如將函數(shù)dayofYear()改為設(shè)置struct date類型的形式參數(shù)，并返回struct date類型的值。對函數(shù)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(shù)調(diào)用函數(shù)dayofYear()把返回的結(jié)構(gòu)值賦給結(jié)構(gòu)變量 date：
date＝dayofYear(date) ；
再改寫函數(shù)dayofYear()，使它的形式參數(shù)是以struct date結(jié)構(gòu)指針為形式參數(shù)。
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(shù)通過指針形式參數(shù)引用結(jié)構(gòu)成員，并將計算結(jié)果存放在結(jié)構(gòu)的相應(yīng)成員中，不再返回結(jié)果。對該函數(shù)的調(diào)用方式也需相應(yīng)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(yīng)用中，要求某數(shù)據(jù)對象在程序執(zhí)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(nèi)容決定該區(qū)域究竟是哪一個成員的值。分配給共用型的存儲區(qū)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(shù)據(jù)類型1 成員1名；
數(shù)據(jù)類型2 成員2名；
……
數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)：
union udata {
int ival；
char chval；
float fval；
}；
2．共用型變目的定義
與結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)變量成員的方法相同。共用型也可出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和數(shù)組中，共用型也可包含有結(jié)構(gòu)和數(shù)組。引用結(jié)構(gòu)中的共用型或共用型中的結(jié)構(gòu)的書寫形式與引用嵌套結(jié)構(gòu)成員的書寫形式一樣。例如，以下代碼
Struct {
char name[30]; /* 標(biāo)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(dāng)變量為整型時 */
char chval /* 當(dāng)變量為字符型時 */
float fval； /*當(dāng)變量為浮點型時 */
} uval；
} symTbl[1000]； /* 變量表 */
定義了一個結(jié)構(gòu)數(shù)組symTbl。用symTbl[50].uval.fval引用結(jié)構(gòu)數(shù)組symTbl中的第50個結(jié)構(gòu)的共用型成員uval的fval(視其中的共用型為浮點型數(shù)據(jù))。
函數(shù)的形式參數(shù)不能是共用型類型，函數(shù)的結(jié)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(shù)形式參數(shù)，函數(shù)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(shù)字、文字信息之外，還有專用名稱信息，如反映電梯運行狀態(tài)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(biāo)識符作為枚舉型的值的集合。當(dāng)一個變量具有這種枚舉型時，它就能取枚舉型的標(biāo)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(dǎo)字，枚舉型名是標(biāo)識符，枚舉常量也是用戶指定的標(biāo)識符，但它們被程序看作常量，習(xí)慣稱它們?yōu)槊杜e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(biāo)識符也是可以的。對于編譯系統(tǒng)來說，枚舉型中的標(biāo)識符只是一組互不相同的標(biāo)識符而已，標(biāo)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(tǒng)將每個枚舉常量與一個整數(shù)相聯(lián)系，即枚舉常量在內(nèi)部被視作一個整數(shù)，值的大小由它們在枚舉型中出現(xiàn)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(shù)0。
枚舉常量的對應(yīng)整數(shù)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(yīng)整數(shù)的枚舉常量所代表的整數(shù)，則是前一個枚舉常量代表的整數(shù)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(shù)，同一枚舉型的變量、枚舉常量或整數(shù)相互間都可以作關(guān)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(shù)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(shù)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(shù)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(biāo)識符外，對標(biāo)識符值的內(nèi)部實現(xiàn)，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(huán)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(shù)組類型、結(jié)構(gòu)型、共用型、枚舉型，及各種指針類型。用戶自定義類型名是標(biāo)識符，以后就可用該用戶自定義類型名定義相應(yīng)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(jié)構(gòu)型stdType */
typedef int INTARRAy[20] ； /* 含 20個整數(shù)的數(shù)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(jié)構(gòu)變量 */
INTARRAY v1, v2； /* 定義兩個各含20個整數(shù)的數(shù)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(jié)構(gòu)、枚舉等類型，不必再冠相應(yīng)的類型類別關(guān)鍵字。特別對于數(shù)組類型，當(dāng)有多個數(shù)組變量成員類型相同、數(shù)組元素個數(shù)也相同時，先用typedef定義一個數(shù)組類型，然后再定義數(shù)組變量就比較方便、簡潔。
通常，在組織復(fù)雜的程序時，不同源程序文件中用到的同一數(shù)據(jù)類型，如數(shù)組、結(jié)構(gòu)、共用型、指針等，常用外typedef定義來給有關(guān)數(shù)據(jù)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(yù)處理命令將它包含進來。
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