C語言 結(jié)構(gòu)體

2023-01-11 16:26 更新

C 數(shù)組允許定義可存儲相同類型數(shù)據(jù)項的變量,結(jié)構(gòu)體是 C 編程中另一種用戶自定義的可用的數(shù)據(jù)類型,它允許您存儲不同類型的數(shù)據(jù)項。

結(jié)構(gòu)體用于表示一條記錄,假設(shè)您想要跟蹤圖書館中書本的動態(tài),您可能需要跟蹤每本書的下列屬性:

  • Title
  • Author
  • Subject
  • Book ID

定義結(jié)構(gòu)體

為了定義結(jié)構(gòu)體,您必須使用 struct 語句。struct 語句定義了一個包含多個成員的新的數(shù)據(jù)類型,struct 語句的格式如下:

struct [structure tag]
{
   member definition;
   member definition;
   ...
   member definition;
} [one or more structure variables];  

structure tag 是可選的,每個 member definition 是標準的變量定義,比如 int i; 或者 float f; 或者其他有效的變量定義。在結(jié)構(gòu)定義的末尾,最后一個分號之前,您可以指定一個或多個結(jié)構(gòu)變量,這是可選的。下面是聲明 Book 結(jié)構(gòu)的方式:

struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;  

訪問結(jié)構(gòu)成員

為了訪問結(jié)構(gòu)的成員,我們使用成員訪問運算符(.)。成員訪問運算符是結(jié)構(gòu)變量名稱和我們要訪問的結(jié)構(gòu)成員之間的一個句號。您可以使用 struct 關(guān)鍵字來定義結(jié)構(gòu)類型的變量。下面的實例演示了結(jié)構(gòu)的用法:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 聲明 Book1,類型為 Book */
   struct Books Book2;        /* 聲明 Book2,類型為 Book */
 
   /* Book1 詳述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* Book2 詳述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 輸出 Book1 信息 */
   printf( "Book 1 title : %s\n", Book1.title);
   printf( "Book 1 author : %s\n", Book1.author);
   printf( "Book 1 subject : %s\n", Book1.subject);
   printf( "Book 1 book_id : %d\n", Book1.book_id);

   /* 輸出 Book2 信息 */
   printf( "Book 2 title : %s\n", Book2.title);
   printf( "Book 2 author : %s\n", Book2.author);
   printf( "Book 2 subject : %s\n", Book2.subject);
   printf( "Book 2 book_id : %d\n", Book2.book_id);

   return 0;
}

當上面的代碼被編譯和執(zhí)行時,它會產(chǎn)生下列結(jié)果:

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)

您可以把結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù),傳參方式與其他類型的變量或指針類似。您可以使用上面實例中的方式來訪問結(jié)構(gòu)變量:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};

/* 函數(shù)聲明 */
void printBook( struct Books book );
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 聲明 Book1,類型為 Book */
   struct Books Book2;        /* 聲明 Book2,類型為 Book */
 
   /* Book1 詳述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* Book2 詳述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 輸出 Book1 信息 */
   printBook( Book1 );

   /* 輸出 Book2 信息 */
   printBook( Book2 );

   return 0;
}
void printBook( struct Books book )
{
   printf( "Book title : %s\n", book.title);
   printf( "Book author : %s\n", book.author);
   printf( "Book subject : %s\n", book.subject);
   printf( "Book book_id : %d\n", book.book_id);
}

當上面的代碼被編譯和執(zhí)行時,它會產(chǎn)生下列結(jié)果:

Book title : C Programming
Book author : Nuha Ali
Book subject : C Programming Tutorial
Book book_id : 6495407
Book title : Telecom Billing
Book author : Zara Ali
Book subject : Telecom Billing Tutorial
Book book_id : 6495700

指向結(jié)構(gòu)的指針

您可以定義指向結(jié)構(gòu)的指針,方式與定義指向其他類型變量的指針相似,如下所示:

struct Books *struct_pointer;

現(xiàn)在,您可以在上述定義的指針變量中存儲結(jié)構(gòu)變量的地址。為了查找結(jié)構(gòu)變量的地址,請把 & 運算符放在結(jié)構(gòu)名稱的前面,如下所示:

struct_pointer = &Book1;

為了使用指向該結(jié)構(gòu)的指針訪問結(jié)構(gòu)的成員,您必須使用 -> 運算符,如下所示:

struct_pointer->title;

讓我們使用結(jié)構(gòu)指針來重寫上面的實例,這將有助于您理解結(jié)構(gòu)指針的概念:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};

/* 函數(shù)聲明 */
void printBook( struct Books *book );
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 聲明 Book1,類型為 Book */
   struct Books Book2;        /* 聲明 Book2,類型為 Book */
 
   /* Book1 詳述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* Book2 詳述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 通過傳 Book1 的地址來輸出 Book1 信息 */
   printBook( &Book1 );

   /* 通過傳 Book2 的地址來輸出 Book2 信息 */
   printBook( &Book2 );

   return 0;
}
void printBook( struct Books *book )
{
   printf( "Book title : %s\n", book->title);
   printf( "Book author : %s\n", book->author);
   printf( "Book subject : %s\n", book->subject);
   printf( "Book book_id : %d\n", book->book_id);
}

當上面的代碼被編譯和執(zhí)行時,它會產(chǎn)生下列結(jié)果:

Book title : C Programming
Book author : Nuha Ali
Book subject : C Programming Tutorial
Book book_id : 6495407
Book title : Telecom Billing
Book author : Zara Ali
Book subject : Telecom Billing Tutorial
Book book_id : 6495700

位域

有些信息在存儲時,并不需要占用一個完整的字節(jié),而只需占幾個或一個二進制位。例如在存放一個開關(guān)量時,只有 0 和 1 兩種狀態(tài),用 1 位二進位即可。為了節(jié)省存儲空間,并使處理簡便,C 語言又提供了一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),稱為"位域"或"位段"。

所謂"位域"是把一個字節(jié)中的二進位劃分為幾個不同的區(qū)域,并說明每個區(qū)域的位數(shù)。每個域有一個域名,允許在程序中按域名進行操作。這樣就可以把幾個不同的對象用一個字節(jié)的二進制位域來表示。

典型的實例:

  • 用 1 位二進位存放一個開關(guān)量時,只有 0 和 1 兩種狀態(tài)。
  • 讀取外部文件格式——可以讀取非標準的文件格式。例如:9 位的整數(shù)。

位域的定義和位域變量的說明

位域定義與結(jié)構(gòu)定義相仿,其形式為:

    struct 位域結(jié)構(gòu)名
        { 位域列表 };

其中位域列表的形式為:

    類型說明符 位域名: 位域長度 

例如:

struct bs{
    int a:8;
    int b:2;
    int c:6;
};

位域變量的說明與結(jié)構(gòu)變量說明的方式相同。 可采用先定義后說明,同時定義說明或者直接說明這三種方式。例如:

struct bs{
    int a:8;
    int b:2;
    int c:6;
}data;

說明 data 為 bs 變量,共占兩個字節(jié)。其中位域 a 占 8 位,位域 b 占 2 位,位域 c 占 6 位。

讓我們再來看一個實例:

struct packed_struct {
  unsigned int f1:1;
  unsigned int f2:1;
  unsigned int f3:1;
  unsigned int f4:1;
  unsigned int type:4;
  unsigned int my_int:9;
} pack;

在這里,packed_struct 包含了 6 個成員:四個 1 位的標識符 f1..f4、一個 4 位的 type 和一個 9 位的 my_int。

對于位域的定義尚有以下幾點說明:

  • 一個位域必須存儲在同一個字節(jié)中,不能跨兩個字節(jié)。如一個字節(jié)所剩空間不夠存放另一位域時,應(yīng)從下一單元起存放該位域。也可以有意使某位域從下一單元開始。例如:

    struct bs{
        unsigned a:4;
        unsigned  :4;    /* 空域 */
        unsigned b:4;    /* 從下一單元開始存放 */
        unsigned c:4
    }
    

    在這個位域定義中,a 占第一字節(jié)的 4 位,后 4 位填 0 表示不使用,b 從第二字節(jié)開始,占用 4 位,c 占用 4 位。

  • 由于位域不允許跨兩個字節(jié),因此位域的長度不能大于一個字節(jié)的長度,也就是說不能超過8位二進位。如果最大長度大于計算機的整數(shù)字長,一些編譯器可能會允許域的內(nèi)存重疊,另外一些編譯器可能會把大于一個域的部分存儲在下一個字中。
  • 位域可以是無名位域,這時它只用來作填充或調(diào)整位置。無名的位域是不能使用的。例如:

    struct k{
        int a:1;
        int  :2;    /* 該 2 位不能使用 */
        int b:3;
        int c:2;
    };
    

從以上分析可以看出,位域在本質(zhì)上就是一種結(jié)構(gòu)類型,不過其成員是按二進位分配的。

位域的使用

位域的使用和結(jié)構(gòu)成員的使用相同,其一般形式為:

    位域變量名·位域名

位域允許用各種格式輸出。

請看下面的實例:

main(){
    struct bs{
        unsigned a:1;
        unsigned b:3;
        unsigned c:4;
    } bit,*pbit;
    bit.a=1; /* 給位域賦值(應(yīng)注意賦值不能超過該位域的允許范圍) */
    bit.b=7;    /* 給位域賦值(應(yīng)注意賦值不能超過該位域的允許范圍) */
    bit.c=15;   /* 給位域賦值(應(yīng)注意賦值不能超過該位域的允許范圍) */
    printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);  /* 以整型量格式輸出三個域的內(nèi)容 */
    pbit=&bit;    /* 把位域變量 bit 的地址送給指針變量 pbit */
    pbit->a=0;   /* 用指針方式給位域 a 重新賦值,賦為 0 */
    pbit->b&=3;  /* 使用了復合的位運算符 "&=",相當于:pbit->b=pbit->b&3,位域 b 中原有值為 7,與 3 作按位與運算的結(jié)果為 3(111&011=011,十進制值為 3) */
    pbit->c|=1;  /* 使用了復合位運算符"|=",相當于:pbit->c=pbit->c|1,其結(jié)果為 15 */
    printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);    /* 用指針方式輸出了這三個域的值 */
}

上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu) bs,三個位域為 a、b、c。說明了 bs 類型的變量 bit 和指向 bs 類型的指針變量 pbit。這表示位域也是可以使用指針的。


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