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C语言——构造类型

数据类型分类

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结构体

结构体的定义

  • 定义：自定义数据类型的一种，关键字 struct ，结构体类型的变量可以存储多个不同数据类型的数据。

  • 定义格式：

    struct 结构体名

    {

      数据类型1 成员名称1;

      数据类型2 成员名称2;

      …

    }

注意：结构体中定义的变量，我们称之为成员变量。

  • 格式说明：

    • 结构体名：合法的标识符，建议单词的首字母大写
    • 数据类型n：C语言支持的所有类型
    • 成员名称：合法的标识符，就是变量的命名标准
    • 数据类型n 成员名称n：类似于定义变量，定义了结构体中的成员

  • 注意：

  • 结构体在定义的时候，成员不能赋值

    • 举例：

      struct Cat
{
    int age = 5;// 错误，结构体定义的时候，成员不能赋值
    double height; // 正确
}

  • 常见的定义格式：

    • 方式1：常规定义（命名结构体，只定义类型）—推荐

      struct Student
{
    int num;// 学号
    char name[20];// 姓名
    char sex;// 性别
    int age;// 年龄
    char address[100];// 家庭住址
}

    • 方式2：定义匿名结构体（常用于作为其他结构体的成员使用）

      struct Dog
{
    char *name;// 姓名
    int age;// 年龄
    struct // 此时这个结构体就是匿名
    {
        int year;// 年
        int month;// 月
        int day;// 日
    } birthday;
}

      注意：定义匿名结构体的同时必须定义结构体变量，否则编译报错，结构体可以作为另一个结构体的成员。

总结：

  1. 结构体可以定义在局部位置，也可以定义在全局位置；

  2. 全局位置的结构体名和局部位置的结构体名可以相同，就近原则（和普通变量的定义同理）

  • 结构体类型的使用：

    利用结构体类型定义变量，定义数组；结构体类型的使用与基本数据类型的使用类似。

结构体变量的定义

  • 三种形式定义结构体变量：

    结构体变量也称为结构体的实力。

    • 第一种

      ① 先定义结构体

      ② 然后使用 struct 结构体名 变量名 ；

      // 先定义结构体（先定义结构体这个数据类型）
struct A
{
    int a;
    char b;
}
// 定义结构体变量
struct A x;
struct A y;

    • 第二种

      在定义结构体的同时，定义结构体变量；

      // 定义结构体的同时定义结构变量
struct A
{
    int a;
    char b;
} x,y;
struct A z;

      此时定义了一个结构体A，x和y是这个结构体类型的变量。

    • 第三种：不推荐

      在定义匿名结构体的同时，定义结构体变量；

      struct
{
    int a;
    char b;
} x,y;

struct
{
    int a;
    char b;
} z;

      此时定义了一个没有名字的结构体（称为匿名结构体）;y,x是这个匿名结构体类型的变量；

  • 匿名结构体：—弊大于利（尽量少用）

    • 优点：少写一个结构体名称

    • 缺点：只能使用一次；定义的结构体类型的同时就必须定义变量

    • 应用场景：

      • 当结构体的类型只需要使用一次，并且定义类型的同时定义变量。

      • 作为其他结构体的成员使用。

  • 定义结构体的同时，定义结构体变量初始化

    struct Cat
{
    int age;
    char color[20];
} cat;

    • 结构体成员部分初始化是，大括号不能省略。

    • 结构体的成员，没有默认值，是不确定的数

    案例：

    /**
* 结构体变量的定义
*/
#include <stdio.h>
// 先定义结构体，再定义结构体变量
void fun1()
{
    // 先定义结构体
    struct A
    {
        int a;
        char b;
    };
    // 再定义结构体变量
    struct A x;
    struct A y;
}
// 定义结构体的同时定义结构体变量
void fun2()
{
    struct A
    {
        int a;
        char b;
    } x,y;
    struct A z;
}

// 定义匿名结构体的同时定义结构体变量
void fun3()
{
    struct
    {
        int a;
        char b;
    } x,y;
    struct
    {
        int a;
        char b;
    } z;
}
int main()
{
    fun1();
    fun2();
    fun3();
    return 0;
}

结构体变量的使用

  • 结构体变量访问结构体成员

    • 格式

      结构体变量名.成员名;

      可以通过访问给成员赋值（存数据）

      可以通过访问获取成员的值（取数据）

    • 结构体变量未初始化，结构体的成员值随机（不确定）

  • 结构体变量在定义时，可以初始化

    • 建议用大括号标明数据的范围

    • 结构体成员初始化时，可以部分初始化，部分初始化时一定要带大括号标明数据的范围

  • 案例：

    /**
* 结构体变量的初始化
*/
#include <stdio.h>
/* 全局的结构体（数据类型） */
struct Dog
{
    char *name;// 姓名
    int age;// 年龄
    char sex;// M:公，W:母
};
/* 先定义，再初始化 */
void fun1()
{
    // 定义一个结构体
    // struct Dog
    // {
    // char *name;// 姓名
    // int age;// 年龄
    // char sex;// M:公，W:母
    // };
    // 定义结构体变量
    struct Dog dog;
    // 给结构体变量的成员赋值
    dog.name = "旺财";
    dog.age = 5;
    // 访问结构体变量的成员
    printf("%s,%d,%c\n",dog.name,dog.age,dog.sex);
}
/* 定义的同时初始化 */
void fun2()
{
    // 定义结构体变量并初始化
    struct Dog dog = {"招财",23,'M'};
    // 修改成员的值
    dog.name = "进宝";
    // 访问结构体变量的成员
    printf("%s,%d,%c\n",dog.name,dog.age,dog.sex);
}
int main()
{
    fun1();
    fun2();
    return 0;
}

结构体数组的定义

  • 什么时候需要结构体数组？

    • 比如：我们需要管理一个学生对象，只需要定义一个 struct Student majie;

    • 假如：我们需要管理多个学生对象，此时就需要一个结构体的数组 struct Student students[64]; 。

  • 三种形式定义结构体数组

    • 第一种：先定义结构体类型，然后定义结构体变量，再将变量存储到结构体数组中

      // 定义一个学生类型的结构体
struct Student
{
    char *name;
    int age;
    float scores[3];// 三门课程的成绩
};

// 定义结构体对象
struct Student zhangsan = {"张三",23,{67.5,89.0,90.0}};
struct Student lisi = {"李四",21,{77.0,80.0,85.0}};

// 定义结构化数组
struct Student students[3] = {zhangsan,lisi};

    • 第二种：定义结构体类型，然后定义结构体数组并初始化

      // 定义一个学生类型的结构体
struct Student
{
    int id;
    char *name;
    int age;
    float scores[3];// 三门课程的成绩
};
// 定义结构体数组并初始化
struct Student students[3] = {
    {1,"张三",23,{67.5,89.0,90.0}},// 注意：这里赋值的顺序需要跟成员在结构体中的顺序一致
    {2,"李四",21,{77.0,80.0,85.0}}
};

    • 第三种：定义结构体类型同时定义结构体数组并初始化

      // 定义一个学生类型的结构体
struct Student
{
    int id;
    char *name;
    int age;
    float scores[3];// 三门课程的成绩
} ;
	students[3] = {
    {1,"张三",23,{67.5,89.0,90.0}},// 注意：这里赋值的顺序需要跟成员在结构体中的顺序一致
    {2,"李四",21,{77.0,80.0,85.0}}
};

    • 第四种：定义结构体类型同时定义结构体数组，然后通过索引给结构体成员赋值

      // 定义一个学生类型的结构体
struct Student
{
    int id;
    char *name;
	int age;
	float scores[3];// 三门课程的成绩
} sts[3];

sts[0].id = 1;
sts[0].name = "张三";
sts[0].age = 12;
sts[0].scores[0] = 98;

    小贴士：

    结构体数组名访问结构体成员：

,21,{77.0,80.0,85.0}}
};
```

  • 第四种：定义结构体类型同时定义结构体数组，然后通过索引给结构体成员赋值

    // 定义一个学生类型的结构体
struct Student
{
    int id;
    char *name;
	int age;
	float scores[3];// 三门课程的成绩
} sts[3];

sts[0].id = 1;
sts[0].name = "张三";
sts[0].age = 12;
sts[0].scores[0] = 98;

小贴士：

结构体数组名访问结构体成员：

格式：结构体数组名 -> 成员名

结构体类型

结构体数组

案例：

需求：对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，每次输入一个得票的候选人的名字，要求最后输出各人得票结果。

/**
* 结构体数组案例：对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，每次输入一个得票的候选人的名字，要求最后输出各人
得票结果。
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/**
* 定义一个候选人结构体（对象）
*/
struct Person
{
    char name[20];// 名字
    int count; // 票数
};
// 定义候选人数组，并初始化
struct Person persons[3] = {
    {"张月",0},
    {"李湘",0},
    {"第五名",0}
};
void main()
{
    int i,j;
    char leader_name[20];// 用来接收被投票的候选人姓名
    // 使用一个循环，完成10次投票
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("请输入您要投票的候选人姓名：\n");
        scanf("%s",leader_name);
        // 给被投票的候选人+1票
        for(j = 0; j < 3; j++)
        {
            // 如何判断两个字符串相等
            if(strcmp(leader_name,persons[j].name) == 0)
            {
                persons[j].count++;
            }
        }
    }
    printf("\n投票结果：\n");
    for(i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf("%5s：%d\n",persons[i].name,persons[i].count);
    }
}

结构体指针

  • 定义：结构体类型的指针变量指向结构体变量或者数组的起始地址。

  • 语法：struct 结构体名 *指针变量列表；

  • 举例：

    struct Dog
{
    char name[20];
    int age;
};
struct Dog dog;
struct Dog *p = &dog;

结构体成员访问

  • 结构体数组名访问结构体成员
    • 格式：结构体数组名 -> 成员名；
  • 结构体成员访问符

​ . ：左侧是结构体变量（结构体对象/实例），也可以叫做结构体对象访问成员符；右侧是结构体成员。

​ -> ：左侧是一个指针，可也以叫结构体指针访问成员符；右侧是结构体成员。

  • 访问结构体成员有两种类型，三种方式：

    • 类型1：通过结构体对象访问成员

      struct Stu
{
    int id;
    char name[20];
} stu;
// 访问成员
stu.name;

    • 类型2：通过结构体指针访问成员

      1. 指针引用访问成员

        struct Stu
{
    int id;
    char name[20];
} stu;
struct Stu *p = &stu;
// 指针引用访问成员
p -> name;

      2. 指针解引用间接访问成员

        struct Stu
{
    int id;
    char name[20];
} stu;
struct Stu *p = &stu;
// 指针解引用间接访问成员
(*p).name;

      3. 结构体数组中元素的访问

        struct Stu
{
    int id;
    char name[20];
    float scores[3];
} stus[3] = {
    {1,"张三",{86,88,56}},
    {2,"李四",{75,66,78}},
    {3,"王五",{70,99,90}}
};
// 取数据 --- 下标法
printf("%s,%2f\n",stus[1].name,stus[1].scores[2]);// 李四，78
// 结构体成员引用符号：-> 指针法
printf("%s,%2f\n",stus -> name,stus -> scores[2]);// 张三，56
printf("%s,%2f\n",（stus + 1）-> name,（stus + 1）-> scores[2]);// 李四，78
printf("%s,%2f\n",(*(stus + 1)).name,(*(stus + 1)).scores[2]);// 李四，78

小贴士：

结构体是自定义数据类型，它是数据类型，用法类似于基本类型的int；

结构体数组它是存放结构体对象的数组，类似于int数组存放int数据；

基本类型数组怎么用，结构体数组就怎么用—>可以遍历，可以作为形式参数，也可以做指针等；

结构体类型的使用案例

代码：

#include <stdio.h>
// 定义结构体
struct Cat
{
    char *name;// 姓名
    int age;// 年龄
    char color[20];// 颜色
}
// 1.结构体类型作为形式参数
void test1(struct Cat c);
// 2.结构体类型作为形式参数，结构体类型作为返回值类型
struct Cat test2(struct Cat c);
// 3.结构体数组作为形式参数
void test3(struct Cat cats[],int len);
// 4.结构体数组作为形式参数，结构体指针作为返回值数据类型
struct Cat *test4(struct Cat cats[],int len);

测试：

int main()
{
    // 定义结构体对象
    struct Cat cat = {"小黑",8,"baise"};
    // 结构体对象作为实际参数
    test1(cat);
    // 定义结构体类型对象
    struct Cat cat1 = {"小白",8,"heise"};
    // 调用函数并接收返回值
    struct Cat c1 = test2(cat1);
    // 通过返回值访问结构体对象的成员
        printf("%s==%d==%s\n",c1.name,c1.age,c1.color);
    // 定义结构体数组
    struct Cat cats[3] = {
        {"汤姆",16,"蓝色"},
        {"杰瑞",18,"褐色"},
        {"唐老鸭",19,"白色"}
    };
    // 结构体数组名作为实际参数
    test3(cats,3);
    // 定义结构体数组并初始化
    struct Cat cats1[3] = {
        {"汤姆",16,"蓝色"},
        {"杰瑞",18,"褐色"},
        {"唐老鸭",19,"白色"}
    };
    // 调用函数
    struct Cat *p = test4(cats1,3);
    struct Cat *w;
    // 通过指针运算遍历数组
    for(w = p; w < p + 3; w ++)
    {
        // p[i][j] = *(p[i]+j) = *(*(p+i)+j) 三者等价
        // 通过结构体指针访问符访问结构体的成员
        printf("%s----%d----%s\n",w -> name,w -> age,w -> color);
    }
}

结构体类型求大小

  • 规则：字节对齐（默认，数据在内存中存储在其类型大小的整数倍上）

    1. 首先保证结构体中的成员存储在自身的对齐边界（类型大小的整数倍）；

    2. 在满足1的条件下，最终大小要满足 最大成员 所占存储单元的整数倍；

  • 为什么要使用字节对齐：

    节省内存，提高访问效率。

  • 在GNU标准中，可以在定义结构体时，指定对齐规则：

    __attribute__((packed)); 结构体所占内存大小是所有成员所占内存大小之和
__attribute__((aligned(n))); 设置结构体占n个字节，如果n比默认值小，n不起作用；n必须是2的次方

  • 柔性数组：

    struct st
{
    ...
    char a[0];
}

    柔性数组不占有结构体的大小。

    案例：

    /**
* 求结构体数据类型的大小
*/
#include <stdio.h>
// 定义测试结构体
struct TEST1
{
    char a;// 1
    int b; // 4
};
struct TEST1_1
{
    char a;// 1
    int b;// 4
}__attribute__((packed));// 取消字节对齐，取消之后，结构体数据类型大小就等于其所有成员的数据类型之和
struct TEST1_2
{
    char a __attribute__((aligned(2)));
    int b;
};
struct TEST2
{
    char a;// 1
    short c; // 2
    int b; // 4
};
struct TEST3
{
    int num;// 4
    char name[10];// 10
    char sex;// 1
    int age;// 4
    double score;// 8
};
struct TEST4
{
    int num;// 4
    short name[5];// 10
    char sex;// 1
    int age;// 4
    int scores[2];// 8
};
int main()
{
    // 创建结构体变量
    struct TEST1 test1;
    struct TEST2 test2;
    struct TEST3 test3;
    struct TEST4 test4;
    struct TEST1_1 test1_1;
    struct TEST1_2 test1_2;
    // 计算大小
    printf("%lu\n",sizeof(test1));
    printf("%lu\n",sizeof(test2));
    printf("%lu\n",sizeof(test3));
    printf("%lu\n",sizeof(test4));
    printf("%lu\n",sizeof(test1_1));
    printf("%lu\n",sizeof(test1_2));
}

    推导过程：

    请添加图片描述

共用体/联合体类型

定义

使几个不同的变量占用同一段内存的结构。共用体按定义中需要存储空间最大的成员来分配存储单元，其他成员也是用该空间，他们的首地址是相同。

定义格式

union 共用体名称

{

  数据类型 变量名;

  数据类型 变量名;

…

};

  • 共用体的定义和结构体类型类似：

    1. 可以有名字，也可以匿名；

    2. 共用体在定义时也可以定义共用体变量；

    3. 共用体在定义时也可以初始化成员；

    4. 共用体也可以作为形参和返回值类型使用；

    5. 共用体也可以定义共用体数组

      …

      也就是说，结构体的语法，共用体都支持。

  • 注意：

    • 共用体弊大于利，尽量少用，一般很少用；

    • 共用体变量在某一时刻只能存一个数据，并且也只能取出一个数。

    • 公用题和结构体都是自定义数据类型，用法类似于基本数据类型

      • 共用体可以是共用体的成员，也可以是结构体的成员。
      • 结构体可以是共用体的成员，也可以是共用体的成员。

  • 案例：

    /**
* 共用体
*/
#include <stdio.h>
// 定义共用体
union S
{
    char a;
    float b;
    int c;
};
// 共用体作为共用体的成员
union F
{
    char a;
    union S s;
};
// 共用体作为结构体的成员
struct G
{
    int a;
    union S s;
};
// 定义一个结构体
struct H
{
    int a;
    char b;
};
// 结构体作为结构体成员
struct I
{
    int a;
    int b;
    struct H h;
};
// 共用体作为结构体成员
struct J
{
    int a;
    char b;
    union S s;
};
void test1()
{
    // 定义共用体类型
    union Stu
    {
        int num;
        char sex;
        double score;
    };
    // 定义匿名共用体：匿名共用体一般作为结构体成员或者其他共用体成员
    union
    {
        int a;
        char c;
    } c;
    printf("%lu,%lu\n",sizeof(union Stu),sizeof(c));
}
void test2()
{
    union C
    {
        int a;
        char b;
    };
    // 定义变量
    union C c;
    // 存数据
    c.a = 10;
    c.b = 'A';
    printf("%d---%d\n",c.a,c.b);// 取数据
    c.a += 5;
    printf("%d---%d\n",c.a,c.b);// 取数据
    union E
    {
        char *f;
        long a;
        int b;
    } e = {"hello world!"};
    printf("%s,%p---%ld,%p---%d\n",e.f,&(e.f),e.a,&(e.a),e.b);
}
int main()
{
    test1();
    test2();
}

枚举类型

定义

我们一般情况下，定义常量使用宏定义（#define 宏名称 值），宏定义非常适合没有关联关系的常量；但是有时候我们可能需要对一组拥有关联关系的量进行定义，比如 周一~周日 、 1月~12月 等，那么使用宏定义，就不是很清晰在，这个时候就需要使用到枚举。

枚举的存在就是将多个拥有关联关系的常量组合到一起，提高代码的可读性。

说明

枚举类型定义了一组常量，我们在开发中直接使用这些常量。（常用）

当然枚举类型也可以类似于结构体一样定义变量等操作。（不常用）

枚举常量有默认值，从0开始依次加1；我们可以在定义时指定它的值，如果个别没有赋值，可以根

据赋值依次加1推导。

特点

定义了一组常量，类似于定义了多个自定义常量（宏定义）

提供了代码的可读性（避免了魔术数字）

定义语法

定义枚举类型名以后就可以定义该枚举类型的变量

enum 枚举类型名 变量表；

在定义枚举类型的同时定义该枚举类型的变量。

enum 枚举类型名{ 枚举元素列表 }变量表；

直接定义枚举类型变量。

enum { 枚举元素列表 }变量表；

  • 案例：

    /**
* 枚举类型
*/
#include <stdio.h>
// 常量-宏定义
// 常量的命名：大写英文字母+下滑下，举例：MAX_VALUE
#define PI 3.1415926
void test1()
{
    // 定义枚举类型
    enum Week
    {
        SUN=10,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT
    };
    printf("%d,%d,%d\n",SUN,WED,SAT);
    // 定义枚举类型的变量（先定义变量，后赋值）
    enum Week w;
    // 初始化
    w = MON;
    printf("%d\n",w);
    // 定义枚举类型的变量同时赋值（定义变量的同时赋值）
    enum Week w1 = THU;
        printf("%d\n",w1);
    enum H
    {
        A,B,C
    } x,y;
    x = B;
    y = C;
    printf("x=%d,y=%d\n",x,y);// 1,2
}
void test2()
{
    // 定义枚举
    enum CaiQuan
    {
        SHI_TOU,JIAN_DAO,BU
    };
    printf("请输入0～2之间的整数：\n[0-石头，1-剪刀，2-布]\n");
    int number;
    scanf("%d",&number);
    switch(number) // switch和enum是天生的搭档
    {
        case SHI_TOU:
            printf("石头\n");
            break;
        case JIAN_DAO:
            printf("剪刀\n");
            break;
        case BU:
            printf("布\n");
            break;
    }
}
int main()
{
    test1();
    test2();
}

typedef

  • 说明：给类型重命名，不会影响到类型本身

  • 作用：给已有的类型起别名

  • 格式：

    typedef 已有类型名 新别名;

  • 使用：

    // 定义结构体
struct Student
{
    int id;
    char *name;
    char sex;
    int age;
};
// 类型重命名
typedef struct Student Stu;
// 定义变量
struct Stu stu = {1,"张甜",'M',21};
// 定义结构体的同时类型重命名
typedef struct PersonInfo
{
    int a;
    double b;
} Per;
// 定义变量
struct Per per = {2,5};

应用场景

  1. 数据类型复杂（结构体，共用体，枚举，结构体指针）时使用
  2. 为了跨平台兼容性，例如：
    • size_t：类型重命名后的数据类型， typedef unsigned long size_t;
    • unit_16：类型重命名后数据类型

案例：

//类型重命名
#include <stdio.h>
struct Student
{
    int age;
    char* name;
    double score;
    int arr[3];
};
typedef struct Student Stu_t;
typedef Stu_t* pStu_t;
void test1()
{
    Stu_t s1 = {23, "zhangsan", 23.33, {11, 22, 33}};
    printf("%d, %s, %f, %d\n", s1.age, s1.name, s1.score, s1.arr[0]);
    //Stu_t *p = &s1;
    Stu_t* p;
    p = &s1;
    pStu_t p2;
    p2 = p;
    printf("%d, %s, %f, %d\n", p2->age, p2->name, p2->score, p2->arr[0]);
}
int main()
{
    test1();
    return 0;
}

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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