C语言中给出了另一种构造数据类型——“结构”。 它相当于其它高级语言中的记录。“结构”是一种构造类型,它是由若干“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。
一、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
};
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。对每个成员也必须作类型说明,其形式为:
类型说明符 成员名;
成员名的命名应符合标识符的书写规定。
说明结构变量有以下三种方法。以上面定义的stu为例来加以说明。
1. 先定义结构,再说明结构变量。如:
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
struct stu boy1,boy2;
说明了两个变量boy1和boy2为stu结构类型。也可以用宏定义使一个符号常量来表示一个结构类型,例如:
#define STU struct stu
STU
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
STU boy1,boy2;
2. 在定义结构类型的同时说明结构变量。例如:
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
3. 直接说明结构变量。例如:
struct
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
第三种方法与第二种方法的区别在于第三种方法中省去了结构名,而直接给出结构变量。三种方法中说明的boy1,boy2变量都具有图7.1所示的结构。说明了boy1,boy2变量为stu类型后,即可向这两个变量中的各个成员赋值。在上述stu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, 即构成了嵌套的结构。例如,图7.2给出了另一个数据结构。
在ANSI C中除了允许具有相同类型的结构变量相互赋值以外, 一般对结构变量的使用,包括赋值、输入、输出、 运算等都是通过结构变量的成员来实现的。
表示结构变量成员的一般形式是: 结构变量名.成员名
如果结构变量是全局变量或为静态变量, 则可对它作初始化赋值。对局部或自动结构变量不能作初始化赋值。
数组的元素也可以是结构类型的。 因此可以构成结构型数组。结构数组的每一个元素都是具有相同结构类型的下标结构变量。
结构指针变量的说明和使用一个指针变量当用来指向一个结构变量时, 称之为结构指针变量。
结构指针变量中的值是所指向的结构变量的首地址。 通过结构指针即可访问该结构变量, 这与数组指针和函数指针的情况是相同的。结构指针变量说明的一般形式为:
struct 结构名*结构指针变量名
struct stu *pstu;
当然也可在定义stu结构时同时说明pstu。与前面讨论的各类指针变量相同,结构指针变量也必须要先赋值后才能使用。赋值是把结构变量的首地址赋予该指针变量, 不能把结构名赋予该指针变量。如果boy是被说明为stu类型的结构变量,则: pstu=&boy是正确的,而: pstu=&stu是错误的。
结构名和结构变量是两个不同的概念,不能混淆。 结构名只能表示一个结构形式,编译系统并不对它分配内存空间。 只有当某变量被说明为这种类型的结构时,才对该变量分配存储空间。 因此上面&stu这种写法是错误的,不可能去取一个结构名的首地址。 有了结构指针变量,就能更方便地访问结构变量的各个成员。
其访问的一般形式为: (*结构指针变量).成员名 或为:
结构指针变量->成员名
例如: (*pstu).num或者: pstu->num
应该注意(*pstu)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。
结构变量.成员名
(*结构指针变量).成员名
结构指针变量->成员名
这三种用于表示结构成员的形式是完全等效的。结构数组指针变量结构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。
C语言中不允许动态数组类型。例如: int n;scanf("%d",&n);int a[n]; 用变量表示长度,想对数组的大小作动态说明, 这是错误的。但是在实际的编程中,往往会发生这种情况, 即所需的内存空间取决于实际输入的数据,而无法预先确定。对于这种问题, 用数组的办法很难解决。为了解决上述问题,C语言提供了一些内存管理函数,这些内存管理函数可以按需要动态地分配内存空间, 也可把不再使用的空间回收待用,为有效地利用内存资源提供了手段。 常用的内存管理函数有以下三个:
1.分配内存空间函数malloc
调用形式: (类型说明符*) malloc (size) 功能:在内存的动态存储区中分配一块长度为"size" 字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。 “类型说明符”表示把该区域用于何种数据类型。(类型说明符*)表示把返回值强制转换为该类型指针。“size”是一个无符号数。例如: pc=(char *) malloc (100); 表示分配100个字节的内存空间,并强制转换为字符数组类型, 函数的返回值为指向该字符数组的指针, 把该指针赋予指针变量pc。
2.分配内存空间函数 calloc
calloc 也用于分配内存空间。调用形式: (类型说明符*)calloc(n,size) 功能:在内存动态存储区中分配n块长度为“size”字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。(类型说明符*)用于强制类型转换。calloc函数与malloc 函数的区别仅在于一次可以分配n块区域。例如: ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其中的sizeof(struct stu)是求stu的结构长度。因此该语句的意思是:按stu的长度分配2块连续区域,强制转换为stu类型,并把其首地址赋予指针变量ps。
3.释放内存空间函数free
调用形式: free(void*ptr); 功能:释放ptr所指向的一块内存空间,ptr 是一个任意类型的指针变量,它指向被释放区域的首地址。被释放区应是由malloc或calloc函数所分配的区域。
“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。应该说明的是, 这里所谓的共享不是指把多个成员同时装入一个联合变量内, 而是指该联合变量可被赋予任一成员值,但每次只能赋一种值, 赋入新值则冲去旧值。如前面介绍的“单位”变量, 如定义为一个可装入“班级”或“教研室”的联合后,就允许赋予整型值(班级)或字符串(教研室)。要么赋予整型值,要么赋予字符串,不能把两者同时赋予它。联合类型的定义和联合变量的说明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。
一、联合的定义
定义一个联合类型的一般形式为:
union 联合名
{
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 成员名 成员名的命名应符合标识符的规定。
小结
1. 结构和联合是两种构造类型数据,是用户定义新数据类型的重要手段。结构和联合有很多的相似之处,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。都可用三种方式作变量说明。
2. 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。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。
3. “.”是成员运算符,可用它表示成员项,成员还可用“->”运算符来表示。
4. 结构变量可以作为函数参数,函数也可返回指向结构的指针变量。而联合变量不能作为函数参数,函数也不能返回指向联合的指针变量。但可以使用指向联合变量的指针,也可使用联合数组。
5. 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。
6. 链表是一种重要的数据结构,它便于实现动态的存储分配。本章介绍是单向链表,还可组成双向链表,循环链表等。