第9章结构体、共用体与及枚举PPT课件.ppt

结构体、共用体与及枚举 9 2 l了解结构体、共用体和枚举类型的特点 l熟练掌握结构体类型、变量、数组、指针变量 的定义、初始化和成员的引用方法 l掌握共用体和枚举类型、变量的定义和引用 l掌握用户自定义类型的定义和使用 3 9.1 结构体 l【问题】如何表示下面的数据 王云平、18岁、男、学号2019010001、 汉族、北京、手机号13901000001 可以定义以下变量来分别表示上面的数据 char name10;int age;char sex3;char xh11; char nation20;char address20;char mobile20; 由于必须类型相同才能构造成数组，显然以前 学习的数据类型都不能很好地解决问题 4 9.1.1 结构体类型的定义 l结构体类型的定义形式为 struct 类型名 成员说明表列 ; l例如 struct student /* 结构体类型名 */ char name10; /*结构体成员，以下都是*/ int age; char sex3; char xh11; char nation20; char address20; char tel20; ; 5 9.1.1 结构体类型的定义 lstruct是结构体关键字，结构体类型定义中的每个成 员项都有确定的类型和名称，称为结构体类型的“域” ，每个域的定义后面要有“;”号。 l结构体类型由用户定义，所以结构体类型不是固定结 构的类型，用户可以定义不同结构的结构体类型，也 可以定义相同结构的结构体类型，系统均认为是不同 的结构体类型，例如下面是两个不同的结构体类型， 虽然aa和bb的结构是一样的 lstruct aaint a;int b;char c; lstruct bbint a;int b;char c; 6 9.1.2 结构体变量的定义和初始化 l定义结构体变量的方法可以如下 l用已定义的结构体类型名定义变量。例如 struct student wang,zhang； l在定义结构体类型的同时定义结构体变量。例如 struct student /* 结构体类型名 */ char name10; /*结构体成员，以下都是*/ int age; char sex3; char xh11; char nation20; char address20; char tel20; wang,zhang; 7 9.1.2 结构体变量的定义和初始化 l不定义结构体类型名，直接定义结构体变量。例如 struct char name10; int age; char sex3; char xh11; char nation20; char address20; char tel20; wang,zhang; 8 结构体类型的长度 l结构体类型的长度可以用sizeof运算符计算出来，形 式为 lsizeof结构体类型名 l或者 lsizeof变量名 l如sizeofstruct student 或sizeofwang，在TC和 VC下，结果分别是86和88。 9 结构体类型的嵌套 struct date int year; int month; int day; ; struct student char name10; int age; char sex3; char xh11; struct date birthday; char nation20; char address20; char tel20; wang,zhang; struct student char name10; int age; char sex2; char xh11; struct int year; int month; int day; birthday; char nation20; char address20; char tel20; wang,zhang; 10 结构体类型变量的初始化 l定义的同时初始化 lstruct student wang王云平,18,男,2019010001,汉 族,北京, 13901000001,zhang张丽,18,男 ,2019010002,汉族,广州, 13901000002; l注意初始化的数据及其类型要与各个成员一一对应，对于包 含嵌套结构体类型的变量，其嵌套部分的初始化也按顺序赋 初值 lstruct student wang王云平,18,男 ,2019010001,2019,3,3,汉族,北京,13901000001; 11 9.1.3 结构体变量的引用 l数组元素的引用采用数组名和下标结合的引用方法， 例如a2、b5等。结构体变量其成员的引用则采用 成员运算符“.”来完成，格式为 l结构体变量名.成员名 l或 l结构体变量名.结构体成员名..结构体成员名.基本成员名 l后者是指包含嵌套的结构体类型。 l例如前面定义的变量wang，其成员引用如下 lwang.age lwang.birthday.year 12 注意 l结构体的成员引用的形式比普通的变量（或数组）复杂一些，但 本质上相当于一个普通变量（或数组），可参与该成员所属数据 类型的一切运算。例如 lwang.age 20; liage 20; lprintfagedn,wang.age; lprintfagedn,iage wang.age; l l成员运算符“.”的优先级最高，在表达式中的结构体变量成员不 需要加括号。例如 lwang.age; l相当于 lwang.age; 13 注意 l结构体变量的成员名可以相同，但必须处在不同的层次。 例如 sturct student int no; char name20; struct int no; char classname20; class; struct int no; char groupname20; group; wang; l上面的结构体存在几个相同的成员no，但层次不同，其引 用形式能够区别开来，引用形式分别如下 lwang.no lwang.class.no lwang.group.no 14 注意 l同一类型的结构体变量可相互赋值。 l我们知道，数组之间不能整体赋值，但同类型的两 个结构体变量之间可以整体赋值，这样可以提高程 序的效率。例如 lzhang wang; lzhang.birthday wang.birthday; 15 【例9-1】演示结构体类型。 include include struct date int year;int month;int day; ; struct student char name10; int age; char sex3; char xh11; struct date birthday; char nation20; char address20; char tel20; ; 16 【例9-1】演示结构体类型。 main struct student wang Wang YunPing,18,M,2019010001, 2019,3,3,Han,Bei Jing, 13901000001,zhang; zhang wang; strcpyzhang.name,Zhang Li;strcpyzhang.xh,2019010002; zhang.birthday.year2019;zhang.birthday.month4; zhang.birthday.day4;strcpyzhang.address,Guang Zhou; strcpyzhang.tel,13901000001; printfs,d,s,s,,zhang.name,zhang.age,zhang.sex, zhang.xh; printfd,d,d,,zhang.birthday.year,zhang.birthday.month, zhang.birthday.day; printfs,s,sn,zhang.nation,zhang.address,zhang.tel; 17 9.1.4 结构体数组 l结构体类型既可以定义单个的变量，也可 以定义结构体数组，用以存储批量的数据 。 18 结构体数组的定义 l和结构体变量定义一样，结构体数组的定义也 有以下3种方法 l先定义结构体类型，用结构体类型名定义结构体数组， 例如 struct student; struct student stud50; l定义结构体类型名的同时定义结构体数组，例如 struct student stud50; l不定义结构体类型名，直接定义结构体数组，例如 struct stud50; 19 结构体数组的初始化 l和普通数组的元素是普通变量一样，结构体数 组的每一个元素相当于一个结构体变量，二者 的初始化也很类似，例如 lstruct student stud2 王云平,18,男,2019010001,汉族,北京 ,13901000001, 张丽,18,男,2019010003,汉族,广州 ,13901000003; 20 结构体数组的引用 l结构体数组元素的成员表示为 l结构体数组名下标.成员名 l或 l结构体数组名下标.结构体成员名..结构体成员名.成员名 l例如 lstudi.age lstud5.birthday.year l结构体数组元素和类型相同的结构体变量一样，可相互 赋值。例如 lstud1 stud0; l对于结构体数组元素内嵌的结构体类型成员，情况也相 同。例如 lstudent2.birthdaystudent1.birthday; 21 【例9-2】演示结构体数组的定义和应用。 include include struct date int year; int month; int day; ; struct student char name20; int age; char sex3; char xh11; struct date birthday; char nation20; char address20; char tel20; ; 22 【例9-2】演示结构体数组的定义和应用。 main struct student stud3 Wang YunPing,18,M,2019010001,2019,3,3, Han,Bei Jing,13901000001, Zhang Li,18,M,2019010002,2019,4,4,Han, Guang Zhou,13901000002, Gu YuPing,18,F,2019010003,2019,5,5,Han, Shang Hai,13901000003; int i; fori0;i3;i printfs,d,s,s,,studi.name,studi.age,studi.sex,studi.xh; printfd,d,d,,studi.birthday.year,studi.birthday.month, studi.birthday.day; printfs,s,sn,studi.nation,studi.address,studi.tel; 23 【例9-2】用键盘输入数据，程序修改为 struct student stud3; int i; fori0;iage l因为*p其实相当于wang，所以*p.age相当 于wang.age。 l“-”是一个运算符，和“.”优先级相同，具有最 高的优先级，用于成员的引用。 27 【例9-3】修改例9-2，利用结构 体指针变量访问数据。 struct student *p; int i; p printfs,d,s,s,,p-name,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month,p-birthday.day; printfs,s,sn,p-nation,p-address,p-tel; p fori0;iname,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month, p-birthday.day; printfs,s,sn,p-nation,p-address,p-tel; p; 28 【例9-3】修改例9-2，利用结构体指 针变量访问数据。 l第1行的输出是p指向结构体变量wang后输出的 。这样的访问方式和结构体变量访问方式差不 多。 l第2行至第4行是p指向结构体数组后输出的。当 p指向 int month; int day; ; struct student char name20; int age; char sex3; char xh11; struct date birthday; char nation20; char address20; char tel20; ; 31 【例9-4】打印学号为20190102学生 的年龄。 void showageint age printfAgedn, age; void show1struct student s /*结构体变量作为形参*/ printfs,d,s,s,,s.name,s.age,s.sex,s.xh; printfd,d,d,,s.birthday.year,s.birthday.month,s.birthday.day; printfs,s,sn,s.nation,s.address,s.tel; void show2struct student *p /*结构体指针作为形参*/ printfs,d,s,s,,p-name,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month,p- birthday.day; printfs,s,sn,p-nation,p-address,p-tel; void show3struct student s,int n /*结构体数组作为形参*/ int i; fori0;in;i printfs,d,s,s,,si.name,si.age,si.sex,si.xh; printfd,d,d,,si.birthday.year,si.birthday.month, si.birthday.day; printfs,s,sn,si.nation,si.address,si.tel; 32 【例9-4】打印学号为20190102学生 的年龄。 void main struct student wang Wang YunPing,18,M,2019010001,2019,3,3,Han,Bei Jing, 13901000001; struct student zhang Zhang Li,18,M,2019010002,2019,4,4,Han,Guang Zhou,13901000002; struct student stud3 Wang YunPing,18,M,2019010001,2019,3,3,Han,Bei Jing,13901000001, Zhang Li,18,M,2019010002,2019,4,4,Han,Guang Zhou,13901000002, Gu YuPing,18,F,2019010003,2019,5,5,Han,Shang Hai,13901000003; struct student *p;struct student t; printfDemo showagen;showagewang.age; /*结构体成员作为实参*/ printfDemo show1n;show1wang;/*结构体变量作为实参*/ pprintfDemo show2n; show2p; /*结构体指针作为实参，也可以写成show2 show3stud,3; /*结构体数组名作为实参*/ /*结构体变量交换*/ twang;wangzhang;zhangt; printfDemo swapn;show1zhang; 33 【例9-4】打印学号为20190102学生 的年龄。 l运行结果 34 【注意】 l由于结构体struct student作为主函数之外其他 函数的形式参数，所以结构体的定义需要放在 函数之外，不能放在主函数main内。 lshow1wang写成show1stud0效果一样， 结构体数组元素也相当于一个结构体变量，例 题中正好对应的成员数据也一样。 l结构体变量不同于数组体现在结构体变量名需 要计算才能得到结构体数据域的地址，如 l fori0;in;iifstrcmpsi.name,name 0break; return si; struct student* seek2struct student s,int n,char name int i; fori0;in;iifstrcmpsi.name,name 0break; return struct student* seek3struct student s,int n,char name int i;struct student *ps; fori0;iname,name 0break; elsep; return p; 36 【例9-5】演示函数返回结构体类型。 void show1struct student s printfs,d,s,s,,s.name,s.age,s.sex,s.xh; printfd,d,d,,s.birthday.year,s.birthday.month,s.birth day.day; printfs,s,sn,s.nation,s.address,s.tel; void show2struct student *p printfs,d,s,s,,p-name,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month,p- birthday.day; printfs,s,sn,p-nation,p-address,p-tel; 37 【例9-5】演示函数返回结构体类型。 main struct student stud3 Wang YunPing,18,M,2019010001,2019,3,3,Han,Bei Jing,13901000001, Zhang Li,18,M,2019010002,2019,4,4,Han,Guang Zhou,13901000002, Gu YuPing,18,F,2019010003,2019,5,5,Han,Shang Hai,13901000003; show1seek1stud,3,Gu YuPing; show2seek2stud,3,Zhang Li; show2seek3stud,3,Wang YunPing; 38 9.2 共用体 l为了节约内存或便于对数据进行处理，C语言 允许不同类型的数据共享在一段存储单元，这 种共享存储单元的特殊数据类型叫做“共用体” 类型，也可称之为“联合”类型。 l共用体的定义和结构体相似，可以借鉴结构体 部分，其中不同的地方在本节中将逐一指出。 39 9.2.1 共用体类型的定义 l共用体类型的定义形式为 union 类型名 成员说明列表 ; l例如 union data char c; float f; double d; ; 40 9.2.2 共用体变量的说明和引用 l与结构体变量的说明类似，也有3种方式 l先定义共用体类型，再用共用体类型定义共用体变量。 union 类型名 成员说明列表 ; union 类型名 共用体变量名表;。 例如，union data x; l定义共用体类型名的同时定义共用体变量。 union 类型名 成员说明列表共用体变量名表; l不定义类型名直接定义共用体变量 41 注意 lunion data或变量x，表达式sizeofunion data 和sizeofx的值均为8。 42 引用共用体变量 l引用共用体变量的形式以及注意事项均与引用结构体 变量相似，例如 lx.c /* 共用体字符型成员，相当于普通字符型变量 */ l对共用体变量中的任何一个成员赋值，都会导致共享 区域数据发生变化，所以共用体只能保证只有一个成 员的值是有效的。例如，对于共用体变量x，假设有 lx.f 3.14159; l必然使得地址10001011四个字节的内容发生变化 l整体引用共用体变量没有多大的意义，通常都是引用 共用体变量的成员 43 【例9-6】演示共用体类型的引用 include stdio.h include string.h struct date int year;int month;int day; ; union call char mobile20;int telephone;; struct student char name20; int age; char sex3; char xh11; struct date birthday; char nation20; char address20; union call callnumber; ; 44 【例9-6】演示共用体类型的引用 void main struct student wang Wang YunPing,18,M,2019010001,2019,3,3,Han,Bei Jing; struct student li Li Zhen,20,F,2019010001,2019,3,3,Han,He Fei; struct student *p; strcpywang.callnumberle,13901000001; li.callnumber.telephone 56023328; p printfs,d,s,s,,p-name,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month,p-birthday.day; printfs,s,sn,p-nation,p-address,p-callnumberle; p printfs,d,s,s,,p-name,p-age,p-sex,p-xh; printfd,d,d,,p-birthday.year,p-birthday.month,p-birthday.day; printfs,s,ldn,p-nation,p-address,p-callnumber.telephone; 45 【例9-7】运行下面的程序，分析 运行结果。 include include void main union keycode short int i; char c2; key; printfsizedn,sizeofkey; key.i 16961; /* 0 x4241 */ printfkey.c0 d,key.c1dn,key.c0, key.c1; strcpykey.c,AB; printfkey.c0 c,key.c1cn,key.c0, key.c1; printfkey.i d0 xxn,key.i,key.i; 46 【分析】 l共用体变量key有两个成员short int型成员i和字符 数组c，它们都占用2字节，因此共用体变量key长度 为2字节。 l给short int型成员i赋值16961，然后将该数据的两个 字节用字符数组c分别输出，低位字节key.c0为十六 进制数42，对应字符B；高位字节key.c1为十六进 制数41，对应字符A。 l给字符数组key.c赋值AB，得到的结果和前面一样 。由于长度的限制，这里strcpy没能把字符串结束符 存入key.c，对于本题没有关系。 l由此可以看出，key.i被key.c0、key.c1拆开成两 部分，从而分别取得其高位或低位字节部分的内容。 47 9.3 枚举类型 l引入 l假设有序列Sunday、Monday、Tuesday、 Wednesday、Thursday、Friday、Saturday， 从星期的名称上不能体现他们的顺序，但如果将其 与下面的序列对应就可以体现了0、1、2、3、4 、5、6。 l这两种序列都有优点，前者表达的意义自然明确， 容易接受；后者更能体现星期名称之间的顺序。 l能否将二者结合起来，形成一种新的数据类型 48 9.3.1 枚举类型的定义 l枚举类型定义的形式为 lenum 类型名标识符序列; l如 lenum weekSunday,Monday,Tuesday,Wednesd ay,Thursday,Friday,Saturday; lenum是定义枚举类型的关键字，枚举类 型week包含7个标识符序列，分别等于0 、1、2、3、4、5、6，这些标识符常量是 有序的。 49 注意 l枚举值标识符是常量不是变量，这些常量是基本数据类 型。 l枚举值只能是一些标识符，不能是基本类型常量。下面 的定义是错误的 lenum week0,1,2,3,4,5,6; l可以在定义枚举类型时对枚举常量重新定义值，如 lenum weekMonday1,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday, Saturday, Sunday; l这样对应的序列为1、2、3、4、5、6、7。 l下面的定义也是可以的 lenum colorblack,blue,green,red4,yellow14,white; l此时red为4，yellow为14，white为15。 50 9.3.2 枚举变量的定义和引用 l枚举变量的定义 l形式可以为 lenum类型名 变量名表; lenum类型名标识符序列 变量名表; lenum 标识符序列 变量名表; l例如 lenum color backcolor; lenum color black,blue,green,red4,yellow14,whitebackcolor; lenum black,blue,green,red4,yellow14,whitebackcolor; lenum week firstweek,nextweek; 51 枚举变量的引用 l正确的引用方式 lbackcolor red; lbackcolor 4; lbackcolor ; /*假设原来是red，现在将变成yellow了*/ lifbackcolor red printfThe color is red lscanfd, /*输入一个整型数给backcolor 变量，不过必须在枚举类型定义的范围之内，可以是0、1、 2、4、14、15，其他都是错误的。*/ l错误的引用方式 lbackcolor 3; /*不在枚举类型定义的范围之内*/ lbackcolor grey;/*不在枚举类型定义的范围之内*/ l由于枚举变量可以作为循环变量，因此可以利用循环和 switch语句打印全部的枚举值字符串。 52 【例9-8】输出全部的枚举值字符串。 include enum eweekMonday1,Tuesday,Wednesday,Thursday, Friday,Saturday, Sunday; void main char weekname720 Sunday,Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,F riday,Saturday; enum eweek week; forweek Monday ; week Sunday ; week printfdsn,week,weeknameweek7; 53 9.4 用户定义类型 lC语言不仅提供了丰富的数据类型，还允许用 于自己定义类型说明符，相当于允许用户为数 据类型取“别名”。所用的类型定义符是 typedef。 54 9.4 用户定义类型 l名称替换 l定义的形式为 ltypedef 类型名 别名; l“类型名”必须是系统提供的数据类型或用户已定义的数据类 型，“别名”是标识符。 l例如 ltypedefint INTEGER； ltypedefstruct studentSTUDENT; ltypedefstructint year;int month;int day DATE; ltypedefchar* CHAR; /*char* 是字符指针类型*/ 55 9.4 用户定义类型 l有了上面的替换，就可以定义相应类型的变量了 lINTEGER a,b;/*相当于int a,b */ lSTUDENT wang,zhang; /*相当于struct student wang,zhang; */ lDATE birthday; /* 相当于structint year;int month;int day birthday;*/ lCHAR stringHello World; /*相当于char * stringHello World */ lCHAR p /*相当于char * p l例如 ltypedef int NUM3; ltypedef char STRING20; l定义相应类型的变量 lNUM a,b; /*相当于 int a3,b3 */ lSTRING s; /*相当于char s20 */ l就定义了该结构体类型的变量和指针变量 57 9.4 用户定义类型 l注意 l定义新类型名时一般用大写的标识符，以便区别于习惯的写法， 并不是必须的。 l用typedef定义类型只是定义新的类型名而不是创建新的数据类型 。 l注意定义新类型名与宏替换的区别。例如 ltypedef int INTEGER; ldefine INTEGER int l上述定义的作用都是用标识符INTEGER代替int，但实质不同。 typedef是用标识符INTEGER代替类型“int”，而define是用标识 符INTEGER代替字符串“int”；typedef在编译时解释INTEGER， 而define是在编译之前将INTEGER替换成字符串“int”；typedef 并不是做简单替换，例如 ltypedef int NUM3; l不是简单地将NUM3替换成int，因为NUM a;相当于int a3;而不 是int a;。 58 9.5 程序举例 l【例9-9】编程求两个复数的和。 include struct complex double r; double i;; struct complex addstruct complex x,struct complex y struct complex z; z.rx.ry.r;z.ix.iy.i; return z; void main struct complex z,addstruct complex,struct complex; struct complex x1.2,2.5,y2.4,5.6; zaddx,y; printfxy.2f.2fin,z.r,z.i; 59 【例9-10】已知今天的日期，编 程求出明天的日期。 include struct date int year,month,day; ; int judgestruct date *pd int l_year0; if pd-year40 return l_year; int day_nostruct date *pd int day;int month130,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; if judgepd elsedaymonthpd-month; return day; 60 【例9-10】已知今天的日期，编 程求出明天的日期。 main struct date today,tomorrow; int judgestruct date*,day_nostruct date *; printfEnter todayyyyy,mm,dd ; scanfd-d-d, if today.dayday_no tomorrow.monthtoday.month;tomorrow.yeartoday.year; else if today.month12 tomorrow.day1;tomorrow.month1;tomorrow.yeartoday.year1; else tomorrow.day1;tomorrow.monthtoday.month1; tomorrow.yeartoday.year; printfTomorrows date is d-d-dn, tomorrow.year,tomorrow.month,tomorrow.day; 61 l本章介绍了指针的概念以及指针变量的定义和 初始化等。C语言的指针变量形式有 l一级指针变量int *p，p可指向变量、数组元素。 l二级指针变量int **pp，pp可指向一级指针变量 。 l指向一维数组的指针变量int *pn，可用于二 维数组的行指针变量。 l指针数组int *pn，元素是一级指针变量。 l指向函数的指针变量int *p，p可指向一个函 数。 l返回指针的函数int *f，f函数返回一个一级 指针。 62 l结构体与共用体相似的地方 l类型定义的形式相同。 l变量说明的方法相同。都有3种方法说明变量。 l结构体与共用体的引用方式相同。除了同类型的变量之间可 赋值外，均不能对变量整体赋常数值、输入、输出和运算等 ，都只能通过引用其成员项进行，嵌套结构只能引用其基本 成员 l结构体或共用体的（基本）成员是