第第8章章 结构体，共用体与枚举类型结构体，共用体与枚举类型本章介绍可由用户构造的4种数据类型，即结构体(struct)，共用体(union) ，枚举类型(enum) ，和用户自定义类型(typedef) 。8.1 结构体类型为将不同数据类型、但相互关联的一组数据，组合成一个有机整体使用，C语言提供一种称为“结构”的数据结构。一个结构体类型可由多个成员（域）的成分组成。与数组类型相比，对于某个具体的结构体类型，其成员的数量必须固定，这一点和数组相同；而该结构体中各成员的类型可以不相同，这是结构体和数组的区别。除此，结构体类型有许多，因此在定义结构体类型时，可以有不同类型的成员项和不同数量的成员项。8.1.1 结构体类型与结构体变量的定义结构体类型与结构体变量的定义 C语言中的结构类型，相当于数据库语言中的“记录”类型。 例如：要反映职工的基本情况，要包括姓名，性别，年龄，工资，地址等项，对于其中的每一项，他们是某种类型的数据（如年龄是整型），这些项都和某个人有关。结构类型定义结构类型定义struct 结构类型名 /* struct是结构类型关键字*/ 数据类型 数据项1; 数据类型 数据项2; 数据类型 数据项; ;/* 此行分号不能少！*/ “struct 结构类型名”一起构成了类型名，它同系统提供的标准类型一样都是用来定义变脸类型。结构名可以任意取定，所以定义架构体类型变量的类型名不是唯一的。 案案例例 定义一个反映学生基本情况的结构类型，用以存储学生的相关信息。/*功能：定义一个反映学生基本情况的结构类型*/struct date /*日期结构类型：由年、月、日三项组成*/ int year; int month; int day; ;struct std_info /*学生信息结构类型：由学号、姓名、性别和生日共4项*/ char no7; char name9; char sex3; struct date birthday; ; struct score/*成绩结构类型：由学号和三门成绩共4项组成*/ char no7; int score1; int score2; int score3; ; （1）“结构类型名”和“数据项”的命名规则，与变量名相同。（2）数据类型相同的数据项，既可逐个、逐行分别定义，也可合并成一行定义。 例如，本案例中的日期结构类型，也可改为如下形式： struct date int year, month, day; ;（3）结构类型中的数据项，既可以是基本数据类型，也允许是另一个已经定义的结构类型。 例如，本案例代码中的结构类型std_info，其数据项“birthday”就是一个已经定义的日期结构类型date。（4）本书将个数据项称为结构类型的个成员（或分量）。结构变量定义结构变量定义用户自己定义的结构类型，与系统定义的标准类型（int、char等）一样，可用来定义结构变量的类型。 1.定义结构变量的方法，可概括为3种：（1）间接定义法间接定义法先定义结构类型、再定义结构变量例如，利用案案例例中已定义的学生信息结构体类型std_info，定义了一个相应的结构变量student： struct std_info student;结构变量student：拥有结构类型的全部成员，其中birthday成员是一个日期结构类型，它又由3个成员构成。注注意意：使用间接定义法定义结构变量时，必须同时指定结构类型名。（2）直直接接定定义义法法在定义结构类型的同时，定义结构变量同时定义结构类型及其结构变量的一般格式如下： struct 结构类型名结构类型名 结构变量表；结构变量表；例如，结构变量student的定义可以改为如下形式：struct std_info student;（3）不写结构体名而定义结构体变量（无名结构）。若需定义结构体变量，可写为：struct 结构变量表；结构变量表；如前例：如前例：struct student注意：由于没有写出结构体类型的名字，不能再用它定义别的变量2.说明（1）结构类型与结构变量是两个不同的概念，其区别如同int类型与int型变量的区别一样。（2）结构类型中的成员名，可以与程序中的变量同名，它们代表不同的对象，互不干扰。（3）再内存单元中，结构体变量占据一片连续的单元。它占据的字节数是各个成员占用字节数的总和。可以用sizeof()测出一个结构体变量的长度。例如: sizeof(struct date)的值为68.1.2 结构体变量的引用与初始化结构体变量的引用与初始化 案例案例8.2 利用案例案例8.1中定义的结构类型struct std_info，定义一个结构变量student，用于存储和显示一个学生的基本情况。#includestruct.h/*定义并初始化一个外部结构变量student */struct std_info student=000102,张三,男,1980,9,20;main() printf(No: %sn,student.no); printf(Name: %sn,student.name); printf(Sex: %sn,student.sex); printf(Birthday: %d-%d-%dn,student.birthday.year, student.birthday.month, student.birthday.day);程序运行结果：No: 000102Name: 张三Sex: 男Birthday:1980-9-201.结构变量的初始化结构变量初始化的格式，与一维数组相似： 结构变量结构变量=初值表初值表不同的是：如果某成员本身又是结构类型，则该成员的初值为一个初值表。例如，案案例例8.2中的student=000102, 张三, 男, 1980,9,20。注注意意：初值的数据类型，应与结构变量中相应成员所要求的一致，否则会出错。C编译程序时，每个成员将依次取得相应的初值。若只给前面若干成员赋值，则后面未赋值的成员，如果是数值型，则自动赋0；若为字符型，自动赋“0”。2.结构变量的引用规则结构变量的引用规则结构变量的引用结构变量的引用分为2种情况：1.引用变量中的一个成员：结构体变量是一个整体，要访问其中的成员，必须先找到这个结构体变量，然后再找到中间的成员。有3种形式可引用结构体变量中的成员：（1）结构体变量名）结构体变量名.成员名成员名（2）指针变量名）指针变量名成员名成员名（3）（）（*指针变量名）指针变量名）.成员名成员名此处指针变量与结构体变量同一类型，并且已指向同类型的变量。其中的“.”是成员运算符对于结构变量，要通过成员运算符“.”，逐个访问其成员；“ ”称为结构指向运算符。运算符中，成员运算符和箭头运算符优先级最高。例：struct std_info char name9; char sex3; float score； struct date birthday; stud,arr5,*p; p=& stud; （1）若要引用结构体类型变量stud 中score成员项，可写成： stud. score /*通过结构体变量引用*/ p score /*通过指针变量引用*/ *(p). score /*通过指针变量引用*/（2）若要引用结构体数组arr的第一个元素arr1中的成员score，可写成： arr1 .score(3)如果某成员本身又是一个结构类型，则只能通过多级的分量运算，对最低一级的成员进行引用。此时的引用格式扩展为： 结构变量结构变量.成员成员.子成员子成员.最低最低1级子成员级子成员例如，引用结构变量student中的birthday成员的格式分别为：student.birthday.yearstudent.birthday.monthstudent.birthday.day（1）对最低一级成员，可像同类型的普通变量一样，进行相应的各种运算。（2）既可引用结构变量成员的地址，也可引用结构变量的地址。例如，&student.name ，&student 。2.将一个结构体变量作为一个整体赋给另一具有相同类型的结构体变量例：structchar name15; int num; stud1,stud2=“wangfang”,01;执行赋值语句： stud1=stud2；则stud2中把每个成员的值依次赋给stud1中对应的同名成员。C不允许把一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出。例： scanf(“%d”,& stud1); printf(“%d”,stud1);都是错误的结构体变量有多个不同类型的数据项，必须逐个用相应的格式像普通变量一样输入和输出。scanf(“%s,%d”, stud1. name ,& stud1.num);注意name15是数组，数组名本身就是地址。当通过指针变量引用结构体成员时，若表达式中含有+,-等运算符时，应根据运算符优先级来确定表达式含义。例：+ p score 相当于+（ p score），结果使score加1。 （+ p） score 则再访问成员score之前，使p加1。例：struct abc char a20; int *pt; p;pt是结构体类型中的成员，则表达式*p-pt引用的是pt所指存储单元； *p-pt+是再引用了pt所指存储单元后，使指针pt加1；（ *p-pt）+使pt所指向的单元的值加1；而*p + -pt在访问了pt所指存储单元后，p加1。8.1.3 结构体数组结构体数组一个结构体变量只能存放一个对象的一组数据，多个对象的数据需要用到结构体数组。结构数组的每一个元素，都是一个结构体变量，均包含结构类型的所有成员。案例案例 利用前例中定义的结构类型struct std_info，定义一个结构数组student，用于存储和显示三个学生的基本情况。#includestruct.h/*定义并初始化一个外部结构数组student3 */struct std_info student3=“000102”,“张三”,“男”,1980,9,20, “000105”,“李四”,“男”,1980,8,15, “000112”,“王五”,“女”,1980,3,10 ;/*主函数main()*/main() int i; /*打印表头: 表示1个空格字符*/ printf(No.NameSexBirthdayn); /*输出三个学生的基本情况*/ for(i=0; ino); printf(Name: %sn, p_std-name); printf(Sex: %sn, p_std-sex); printf(Birthday: %d-%d-%dn, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 通过指向结构变量的指针来访问结构变量的成员，与直接使用结构变量的效果一样。一般地说，如果指针变量pointer已指向结构变量var，则以下三种形式等价：（1）var.成员（2）pointer-成员（3）(*pointer).成员 /* “*pointer”外面的括号不能省！*/注注意意：在格式（1）中，分量运算符左侧的运算对象，只能是结构变量，；而在格式（2）中，指向运算符左侧的运算对象，只能是指向结构变量（或结构数组）的指针变量，否则都出错。思思考考题题：如果要求从键盘上输入结构变量student的各成员数据，如何修改程序？2. 指向结构数组的指针指向结构数组的指针案例案例10.5 使用指向结构数组的指针来访问结构数组。#includestruct.h/*定义并初始化一个外部结构数组student */struct std_info student3=000102,张三,男,1980,5,20, 000105,李四,男,1980,8,15, “000112”,“王 五 ”,“女 ”,1980,3,10 ;main() struct std_info *p_std=student; int i=0; /*打印表头*/ printf(No.NameSexBirthdayn);/*输出结构数组内容*/for( ; ino, p_std-name, p_std-sex); printf(%4d-%2d-%2dn, p_std-birthday.year, p_std-birthday.month, p_std-birthday.day); 结构体指针变量p_std取得结构体数组student的首地址。如果指针变量p已指向某结构数组，则p+1指向结构数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。另外，如果指针变量p已经指向一个结构变量（或结构数组），就不能再使之指向结构变量（或结构数组元素）的某一成员。8.2 共用体共用体8.2.1 共用体及变量的定义共用体及变量的定义 1概念 使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构称为共用型。比较：结构体变量中的成员各自占有自己的存储空间，共用体变量的所有成员都占有同一段存储空间。 2共用类型的定义与结构类型的定义类似 union 共用类型名 成员列表; 3共用变量的定义与结构变量的定义类似（1）间接定义先定义类型、再定义变量例如，定义union data共用类型变量un1,un2,un3的语句如下： union data un1,un2,un3；（2）直接定义定义类型的同时定义变量例如，union data int i; char ch; float f; un1, un2, un3,*p; （3）定义无名共用体变量union 成员列表变量列表；共用变量占用的内存空间，等于最长成员的长度，而不是各成员长度之和。例如，共用变量un1、un2和un3，在16位操作系统中，占用的内存空间均为字节（不是2+1+4=7字节）。 un1.f un1.i un1.ch 高位字节 低位字节共用变量的引用与结构变量一样，也只能逐个引用共用变量的成员，可使用3种方式之一：（1）共用体变量名）共用体变量名.成员名成员名（2）指针变量名）指针变量名成员名成员名（3）（）（*指针变量名）指针变量名）.成员名成员名例如，访问共用变量un1各成员的格式为：un1.i、un1.ch、un1.f。C不允许把一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出。例： scanf(“%d”,& un1); printf(“%d”, un1);都是错误的2.共用体变量的整体赋值允许在两个同类型的共用体变量之间赋值。例：union abcint i;int j;x,y;且x.i=3;则：yx；y中内容与x完全相等。8.2.3特点（1）系统采用覆盖技术，实现共用变量各成员的内存共享，所以在某一时刻，存放的和起作用的是最后一次存入的成员值。例如，执行un1.i=1, un1.ch=c, un1.f=3.14后，un1.f才是有效的成员,给i，ch的值无意义。（2）由于所有成员共享同一内存空间，故共用变量与其各成员的地址相同。例如，un1un1.iun1.chun1.f。（3）不能对共用变量进行初始化（注意：结构变量可以）；也不能将共用变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用数据，但可以使用指向共用变量的指针。（4）共用类型可以出现在结构类型定义中，反之亦然。（5）共用体变量在定义的同时，只能用第一个成员的值初始化例： union abcint i;int j;； 可以 union abc x=1;不允许 union abc x=1,2;例：写出程序的输出结果main()union char I2; int k; m; m.i0=3; m.i1=0; printf(“%d”,m.k); 字符数组和整型变量都占2个字节给成员i赋值后，内存中数据的存储情况如图： i1 i0 00000000 000000118.3 枚举类型枚举类型所谓枚举类型，是指这种类型变量的值只能是指定的若干个数据之一。例： enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat workday;变量workday被定义成枚举类型enum weekdays ，其值只能是Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat 七种之一。1枚举类型的定义 enum 枚举类型名枚举类型名 取值表取值表；例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat；其中Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat 被称为枚举常量，其值顺序为0，1，2，3。可以在定义的时候明确设定每个枚举常量的值。例：enum weekdays Sun1,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat；则Sun值为1，其他枚举常量的值依次为2，3，4，5，6，7枚举变量的定义与结构变量类似（1）间接定义例如，enum weekdays workday;（2）直接定义例如，enum weekdays Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat workday;说明（1）枚举型仅适应于取值有限的数据。例如，根据现行的历法规定，周天，年个月。（2）取值表中的值称为枚举元素，其含义由程序解释。例如，不是因为写成“Sun”就自动代表“星期天”。事实上， 枚举元素用什么表示都可以。（3）枚举变量不能直接被赋一个整数值例： workday1；错误（3）枚举元素作为常量是有值的定义时的顺序号（从开始），所以枚举元素可以进行比较，比较规则是：序号大者为大！例如，上例中的Sun=0、Mon=1、Sat=6，所以MonSun、Sat最大。（4）枚举元素的值也是可以人为改变的：在定义时由程序指定。例如，如果enum weekdays Sun=, Mon ,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat；则Sun=，Mon=，从Tue=2开始，依次增。8.4 用用 typedef定义类型名定义类型名除可直接使用提供的标准类型和自定义的类型（结构、共用、枚举）外，也可使用typedef定义已有类型的别名。该别名与标准类型名一样，可用来定义相应的变量。格式:typedef 类型名 标识符;类型名必须是已经定义的类型标识符,“标识符”则有用户定义,做新的类型名 . ( 1)替换基本类型 案例案例 给实型float定义1个别名REAL。 （1）按定义实型变量的方法，写出定义体：float f; （2）将变量名换成别名： float REAL; （3）在定义体最前面加上typedef：typedef float REAL;(2)定义一个类型名代表一个结构体类型案例案例 给如下所示的结构类型struct date定义1个别名DATE。struct date int year, month, day; ;（1）按定义结构变量的方法，写出定义体：struct date d;（2）将变量名换成别名： struct date DATE;（3）在定义体最前面加上typedef： typedef struct date DATE;说明说明：（1）用typedef只是给已有类型增加个别名，并不能创造个新的类型。就如同人一样，除学名外，可以再取一个小名（或雅号），但并不能创造出另一个人来。（2）typedef与#define有相似之处，但二者是不同的：前者是由编译器在编译时处理的；后者是由编译预处理器在编译预处理时处理的，而且只能作简单的字符串替换。(3)定义数组类型typedef int ARR10; /*定义ARR 为整型数组*/ARR a,b; /*a,b 为整型数组*/(4)定义指针类型typedef char *POINTER; /*定义POINTER 为字符指针类型*/POINTER p1,p2 /*p1,p2 为字符指针变量*/(5)定义一个类型名代表一个共用体类型归纳一下,用typedef定义一个新类型名的方法如下:（1）按定义结构变量的方法，写出定义体：struct date d;（2）将变量名换成别名： struct date DATE;（3）在定义体最前面加上typedef： typedef struct date DATE;