C语言第七课：结构体与联合体

一、导入

学习了C语言中的数组和字符串，这些知识帮助我们处理了数据集合和文本信息。将学习C语言中的结构体和联合体，它们是用于组织复杂数据类型的重要工具。通过结构体和联合体，我们可以更高效地管理不同类型的数据，使程序更加模块化和易于维护。

二、结构体（Structures）

（一）结构体的定义

概念
- 结构体是一种用户自定义的数据类型，可以将不同类型的数据组合在一起。
- 结构体中的每个数据项称为成员（或字段）。

声明与定义

声明：

struct 结构体名 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 其他成员
};

定义：
```
struct 结构体名 变量名;
```

示例：

struct Student {
    int id;
    char name[50];
    float gpa;
};

struct Student s1;

（二）访问和修改结构体成员

访问成员
- 使用点运算符（.）访问结构体的成员。
- 示例：
```
s1.id = 101;
strcpy(s1.name, "Alice");
s1.gpa = 3.5;
```
修改成员
- 直接通过点运算符修改成员的值。
- 示例：
```
s1.gpa = 3.7;
```

（三）结构体数组

定义结构体数组
- 可以定义一个结构体数组来存储多个结构体变量。
- 示例：
```
struct Student students[5];
```

访问和修改结构体数组

示例：

students[0].id = 101;
strcpy(students[0].name, "Alice");
students[0].gpa = 3.5;

students[1].id = 102;
strcpy(students[1].name, "Bob");
students[1].gpa = 3.8;

（四）结构体作为函数参数

传递结构体

可以将结构体作为参数传递给函数。

示例：

void printStudent(struct Student s) {
    printf("ID: %d, Name: %s, GPA: %.2f\n", s.id, s.name, s.gpa);
}

int main() {
    struct Student s1 = {101, "Alice", 3.5};
    printStudent(s1);
    return 0;
}

通过指针传递结构体

通过指针传递结构体可以修改结构体的内容。

示例：

void updateGPA(struct Student* s, float newGPA) {
    s->gpa = newGPA;
}

int main() {
    struct Student s1 = {101, "Alice", 3.5};
    updateGPA(&s1, 3.7);
    printStudent(s1);
    return 0;
}

三、联合体（Unions）

（一）联合体的定义

概念
- 联合体是一种特殊的数据类型，允许不同的数据类型共享同一块内存。
- 联合体的大小等于其最大成员的大小。

声明与定义

声明：

union 联合体名 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 其他成员
};

定义：
```
union 联合体名 变量名;
```

示例：

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

union Data d1;

（二）访问和修改联合体成员

访问成员

使用点运算符（.）访问联合体的成员。

示例：

d1.i = 100;
printf("d1.i = %d\n", d1.i);

d1.f = 3.14;
printf("d1.f = %.2f\n", d1.f);

注意

联合体的成员共享同一块内存，因此修改一个成员会影响其他成员的值。

示例：

d1.i = 100;
printf("d1.i = %d\n", d1.i); // 输出：d1.i = 100
printf("d1.f = %.2f\n", d1.f); // 输出：d1.f = 0.00（因为内存被覆盖）

（三）联合体的应用

节省内存：联合体可以用于节省内存，特别是在嵌入式系统中。
数据交换：联合体可以用于处理不同格式的数据交换。

四、枚举类型（Enumerations）

（一）枚举类型的定义

概念
- 枚举类型是一种用户自定义的数据类型，用于定义一组整数值的符号名称。

声明与定义

声明：

enum 枚举名 {
    枚举值1,
    枚举值2,
    // 其他枚举值
};

定义：
```
enum 枚举名 变量名;
```

示例：

enum Weekday {
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

enum Weekday today = MONDAY;

（二）访问和使用枚举类型

访问枚举值

示例：

printf("Today is %d\n", today); // 输出：Today is 0

枚举值的默认值

枚举值默认从0开始，依次递增1。

可以显式指定枚举值：

enum Weekday {
    MONDAY = 1,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

应用
- 枚举类型常用于表示状态、选项等，使代码更易读和维护。

五、课堂练习

练习题
- 定义一个结构体Person，包含姓名（字符串）、年龄（整数）和性别（字符）。
- 定义一个结构体数组，存储3个Person信息。
- 编写一个函数printPerson，打印一个Person的信息。
- 编写一个联合体Data，包含一个整数、一个浮点数和一个字符数组（长度为20）。
- 编写一个程序，演示联合体成员之间的内存共享。

参考答案

结构体和函数

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    char gender;
};

void printPerson(struct Person p) {
    printf("Name: %s, Age: %d, Gender: %c\n", p.name, p.age, p.gender);
}

int main() {
    struct Person people[3] = {
        {"Alice", 25, 'F'},
        {"Bob", 30, 'M'},
        {"Charlie", 28, 'M'}
    };

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printPerson(people[i]);
    }

    return 0;
}

联合体

#include <stdio.h>

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    union Data d1;

    d1.i = 100;
    printf("d1.i = %d\n", d1.i);

    d1.f = 3.14;
    printf("d1.f = %.2f\n", d1.f);

    strcpy(d1.str, "Hello");
    printf("d1.str = %s\n", d1.str);

    return 0;
}

C语言第七课：结构体与联合体

一、导入

二、结构体（Structures）

（一）结构体的定义

（二）访问和修改结构体成员

（三）结构体数组

（四）结构体作为函数参数

三、联合体（Unions）

（一）联合体的定义

（二）访问和修改联合体成员

（三）联合体的应用

四、枚举类型（Enumerations）

（一）枚举类型的定义

（二）访问和使用枚举类型

五、课堂练习

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