聯(lián) 合(union) 1. 聯(lián)合說明和聯(lián)合變量定義 聯(lián)合也是一種新的數(shù)據(jù)類型, 它是一種特殊形式的變量。 聯(lián)合說明和聯(lián)合變量定義與結(jié)構(gòu)十分相似。其形式為: union 聯(lián)合名{ 數(shù)據(jù)類型 成員名; 數(shù)據(jù)類型 成員名; ... } 聯(lián)合變量名; 聯(lián)合表示幾個變量公用一個內(nèi)存位置, 在不同的時間保存不同的數(shù)據(jù)類型 和不同長度的變量。 下例表示說明一個聯(lián)合a_bc: union a_bc{ int i; char mm; }; 再用已說明的聯(lián)合可定義聯(lián)合變量。 例如用上面說明的聯(lián)合定義一個名為lgc的聯(lián)合變量, 可寫成: union a_bc lgc; 在聯(lián)合變量lgc中, 整型量i和字符mm公用同一內(nèi)存位置。 當一個聯(lián)合被說明時, 編譯程序自動地產(chǎn)生一個變量, 其長度為聯(lián)合中最大的變量長度。 聯(lián)合訪問其成員的方法與結(jié)構(gòu)相同。同樣聯(lián)合變量也可以定義成數(shù)組或指針,但定義為指針時, 也要用"->"符號, 此時聯(lián)合訪問成員可表示成: 聯(lián)合名->成員名 另外, 聯(lián)合既可以出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)內(nèi), 它的成員也可以是結(jié)構(gòu)。 例如: struct{ int age; char *addr; union{ int i; char *ch; }x; }y[10]; 若要訪問結(jié)構(gòu)變量y[1]中聯(lián)合x的成員i, 可以寫成: y[1].x.i; 若要訪問結(jié)構(gòu)變量y[2]中聯(lián)合x的字符串指針ch的第一個字符可寫成: *y[2].x.ch; 若寫成"y[2].x.*ch;"是錯誤的。
2. 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的區(qū)別 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合有下列區(qū)別: 1. 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合都是由多個不同的數(shù)據(jù)類型成員組成, 但在任何同一時刻, 聯(lián)合轉(zhuǎn)只存放了一個被選中的成員, 而結(jié)構(gòu)的所有成員都存在。 2. 對于聯(lián)合的不同成員賦值, 將會對其它成員重寫, 原來成員的值就不存在了, 而對于結(jié)構(gòu)的不同成員賦值是互不影響的。 下面舉一個例了來加對深聯(lián)合的理解。 例4: main() { union{ /*定義一個聯(lián)合*/ int i; struct{ /*在聯(lián)合中定義一個結(jié)構(gòu)*/ char first; char second; }half; }number;
number.i=0x4241; /*聯(lián)合成員賦值*/ printf("%c%c\n", number.half.first, mumber.half.second); number.half.first='a'; /*聯(lián)合中結(jié)構(gòu)成員賦值*/ number.half.second='b'; printf("%x\n", number.i); getch(); } 輸出結(jié)果為: AB 6261 從上例結(jié)果可以看出: 當給i賦值后, 其低八位也就是first和second的值;當給first和second賦字符后, 這兩個字符的ASCII碼也將作為i 的低八位和高八位。
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| | 【發(fā)表回復(fù)】【查看論壇原帖】【添加到收藏夾】【關(guān)閉】 | <!-----------回復(fù)-----------> ohwww 回復(fù)于:2003-10-13 11:28:40 | 結(jié)構(gòu)類型定義和結(jié)構(gòu)變量說明
在實際問題中,一組數(shù)據(jù)往往具有不同的數(shù)據(jù)類型。例如,在學(xué)生登記表中,姓名應(yīng)為字符型;學(xué)號可為整型或字符型; 年齡應(yīng)為整型;性別應(yīng)為字符型;成績可為整型或?qū)嵭汀?nbsp;顯然不能用一個數(shù)組來存放這一組數(shù)據(jù)。 因為數(shù)組中各元素的類型和長度都必須一致,以便于編譯系統(tǒng)處理。為了解決這個問題,C語言中給出了另一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型----“結(jié)構(gòu)”。它相當于其它高級語言中的記錄。
“結(jié)構(gòu)”是一種構(gòu)造類型,它是由若干“成員”組成的。每一個成員可以是一個基本數(shù)據(jù)類型或者又是一個構(gòu)造類型。結(jié)構(gòu)既是一種“構(gòu)造”而成的數(shù)據(jù)類型,那么在說明和使用之前必須先定義它,也就是構(gòu)造它。如同在說明和調(diào)用函數(shù)之前要先定義函數(shù)一樣。
一、結(jié)構(gòu)的定義
定義一個結(jié)構(gòu)的一般形式為: struct 結(jié)構(gòu)名 { 成員表列 }; 成員表由若干個成員組成, 每個成員都是該結(jié)構(gòu)的一個組成部分。對每個成員也必須作類型說明,其形式為: 類型說明符 成員名; 成員名的命名應(yīng)符合標識符的書寫規(guī)定。例如: struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }; 在這個結(jié)構(gòu)定義中,結(jié)構(gòu)名為stu,該結(jié)構(gòu)由4個成員組成。第一個成員為num,整型變量;第二個成員為name,字符數(shù)組;第三個成員為sex,字符變量;第四個成員為score,實型變量。 應(yīng)注意在括號后的分號是不可少的。結(jié)構(gòu)定義之后,即可進行變量說明。 凡說明為結(jié)構(gòu)stu的變量都由上述4個成員組成。由此可見, 結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型,是數(shù)目固定,類型不同的若干有序變量的集合。
二、結(jié)構(gòu)類型變量的說明
說明結(jié)構(gòu)變量有以下三種方法。以上面定義的stu為例來加以說明。 1. 先定義結(jié)構(gòu),再說明結(jié)構(gòu)變量。如: struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }; struct stu boy1,boy2; 說明了兩個變量boy1和boy2為stu結(jié)構(gòu)類型。也可以用宏定義使一個符號常量來表示一個結(jié)構(gòu)類型,例如: #define STU struct stu STU { int num; char name[20]; char sex; float score; }; STU boy1,boy2;
2. 在定義結(jié)構(gòu)類型的同時說明結(jié)構(gòu)變量。例如: struct stu { int num; char name[20]; char sex; float score; }boy1,boy2;
3. 直接說明結(jié)構(gòu)變量。例如: struct { int num; char name[20]; char sex; float score; }boy1,boy2;
第三種方法與第二種方法的區(qū)別在于第三種方法中省去了結(jié)構(gòu)名,而直接給出結(jié)構(gòu)變量。三種方法中說明的boy1,boy2變量都具有圖7.1所示的結(jié)構(gòu)。說明了boy1,boy2變量為stu類型后,即可向這兩個變量中的各個成員賦值。在上述stu結(jié)構(gòu)定義中,所有的成員都是基本數(shù)據(jù)類型或數(shù)組類型。成員也可以又是一個結(jié)構(gòu), 即構(gòu)成了嵌套的結(jié)構(gòu)。例如,圖7.2給出了另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 按圖7.2可給出以下結(jié)構(gòu)定義: struct date{ int month; int day; int year; } struct{ int num; char name[20]; char sex; struct date birthday; float score; }boy1,boy2; 首先定義一個結(jié)構(gòu)date,由month(月)、day(日)、year(年)三個成員組成。在定義并說明變量 boy1 和 boy2 時, 其中的成員birthday被說明為data結(jié)構(gòu)類型。成員名可與程序中其它變量同名,互不干擾。結(jié)構(gòu)變量成員的表示方法在程序中使用結(jié)構(gòu)變量時, 往往不把它作為一個整體來使用。
在ANSI C中除了允許具有相同類型的結(jié)構(gòu)變量相互賦值以外, 一般對結(jié)構(gòu)變量的使用,包括賦值、輸入、輸出、 運算等都是通過結(jié)構(gòu)變量的成員來實現(xiàn)的。
表示結(jié)構(gòu)變量成員的一般形式是: 結(jié)構(gòu)變量名.成員名 例如:boy1.num 即第一個人的學(xué)號 boy2.sex 即第二個人的性別 如果成員本身又是一個結(jié)構(gòu)則必須逐級找到最低級的成員才能使用。例如:boy1.birthday.month 即第一個人出生的月份成員可以在程序中單獨使用,與普通變量完全相同。
結(jié)構(gòu)變量的賦值
前面已經(jīng)介紹,結(jié)構(gòu)變量的賦值就是給各成員賦值。可用輸入語句或賦值語句來完成。 [例7.1]給結(jié)構(gòu)變量賦值并輸出其值。 [code:1:8d8ee8c82c] main(){ struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } boy1,boy2; boy1.num=102; boy1.name="Zhang ping"; printf("input sex and score\n"); scanf("%c %f",&boy1.sex,&boy1.score); boy2=boy1; printf("Number=%d\nName=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n",boy2.sex,boy2.score); }
[/code:1:8d8ee8c82c]
本程序中用賦值語句給num和name兩個成員賦值,name是一個字符串指針變量。用scanf函數(shù)動態(tài)地輸入sex和score成員值,然后把boy1的所有成員的值整體賦予boy2。最后分別輸出boy2 的各個成員值。本例表示了結(jié)構(gòu)變量的賦值、輸入和輸出的方法。
結(jié)構(gòu)變量的初始化 如果結(jié)構(gòu)變量是全局變量或為靜態(tài)變量, 則可對它作初始化賦值。對局部或自動結(jié)構(gòu)變量不能作初始化賦值。 [例7.2]外部結(jié)構(gòu)變量初始化。 [code:1:8d8ee8c82c] struct stu /*定義結(jié)構(gòu)*/ { int num; char *name; char sex; float score; } boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5};
main() { boy2=boy1; printf("Number=%d\nName=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n",boy2.sex,boy2.score); }
[/code:1:8d8ee8c82c] 本例中,boy2,boy1均被定義為外部結(jié)構(gòu)變量,并對boy1作了初始化賦值。在main函數(shù)中,把boy1的值整體賦予boy2, 然后用兩個printf語句輸出boy2各成員的值。
[例7.3]靜態(tài)結(jié)構(gòu)變量初始化。 [code:1:8d8ee8c82c] main() { static struct stu /*定義靜態(tài)結(jié)構(gòu)變量*/ { int num; char *name; char sex; float score; }boy2,boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5}; boy2=boy1; printf("Number=%d\nName=%s\n",boy2.num,boy2.name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n",boy2.sex,boy2.score); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例是把boy1,boy2都定義為靜態(tài)局部的結(jié)構(gòu)變量, 同樣可以作初始化賦值。
結(jié)構(gòu)數(shù)組
數(shù)組的元素也可以是結(jié)構(gòu)類型的。 因此可以構(gòu)成結(jié)構(gòu)型數(shù)組。結(jié)構(gòu)數(shù)組的每一個元素都是具有相同結(jié)構(gòu)類型的下標結(jié)構(gòu)變量。 在實際應(yīng)用中,經(jīng)常用結(jié)構(gòu)數(shù)組來表示具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一個群體。如一個班的學(xué)生檔案,一個車間職工的工資表等。 結(jié)構(gòu)數(shù)組的定義方法和結(jié)構(gòu)變量相似,只需說明它為數(shù)組類型即可。例如: struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]; 定義了一個結(jié)構(gòu)數(shù)組boy1,共有5個元素,boy[0]~boy[4]。每個數(shù)組元素都具有struct stu的結(jié)構(gòu)形式。 對外部結(jié)構(gòu)數(shù)組或靜態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)組可以作初始化賦值,例如: struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Li ping","M",45}, {102,"Zhang ping","M",62.5}, {103,"He fang","F",92.5}, {104,"Cheng ling","F",87}, {105,"Wang ming","M",58}; } 當對全部元素作初始化賦值時,也可不給出數(shù)組長度。 [例7.4]計算學(xué)生的平均成績和不及格的人數(shù)。 [code:1:8d8ee8c82c] struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Li ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"He fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main() { int i,c=0; float ave,s=0; for(i=0;i<5;i++) { s+=boy[i].score; if(boy[i].score<60) c+=1; } printf("s=%f\n",s); ave=s/5; printf("average=%f\ncount=%d\n",ave,c); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例程序中定義了一個外部結(jié)構(gòu)數(shù)組boy,共5個元素, 并作了初始化賦值。在main函數(shù)中用for語句逐個累加各元素的score 成員值存于s之中,如score的值小于60(不及格)即計數(shù)器C加1, 循環(huán)完畢后計算平均成績,并輸出全班總分,平均分及不及格人數(shù)。
[例7.5]建立同學(xué)通訊錄 [code:1:8d8ee8c82c] #include"stdio.h" #define NUM 3 struct mem { char name[20]; char phone[10]; }; main() { struct mem man[NUM]; int i; for(i=0;i<NUM;i++) { printf("input name:\n"); gets(man[i].name); printf("input phone:\n"); gets(man[i].phone); } printf("name\t\t\tphone\n\n"); for(i=0;i<NUM;i++) printf("%s\t\t\t%s\n",man[i].name,man[i].phone); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本程序中定義了一個結(jié)構(gòu)mem,它有兩個成員name和phone 用來表示姓名和電話號碼。在主函數(shù)中定義man為具有mem 類型的結(jié)構(gòu)數(shù)組。在for語句中,用gets函數(shù)分別輸入各個元素中兩個成員的值。然后又在for語句中用printf語句輸出各元素中兩個成員值。
結(jié)構(gòu)指針變量
結(jié)構(gòu)指針變量的說明和使用一個指針變量當用來指向一個結(jié)構(gòu)變量時, 稱之為結(jié)構(gòu)指針變量。 結(jié)構(gòu)指針變量中的值是所指向的結(jié)構(gòu)變量的首地址。 通過結(jié)構(gòu)指針即可訪問該結(jié)構(gòu)變量, 這與數(shù)組指針和函數(shù)指針的情況是相同的。結(jié)構(gòu)指針變量說明的一般形式為: struct 結(jié)構(gòu)名*結(jié)構(gòu)指針變量名 例如,在前面的例7.1中定義了stu這個結(jié)構(gòu), 如要說明一個指向stu的指針變量pstu,可寫為: struct stu *pstu;
當然也可在定義stu結(jié)構(gòu)時同時說明pstu。與前面討論的各類指針變量相同,結(jié)構(gòu)指針變量也必須要先賦值后才能使用。賦值是把結(jié)構(gòu)變量的首地址賦予該指針變量, 不能把結(jié)構(gòu)名賦予該指針變量。如果boy是被說明為stu類型的結(jié)構(gòu)變量,則: pstu=&boy是正確的,而: pstu=&stu是錯誤的。
結(jié)構(gòu)名和結(jié)構(gòu)變量是兩個不同的概念,不能混淆。 結(jié)構(gòu)名只能表示一個結(jié)構(gòu)形式,編譯系統(tǒng)并不對它分配內(nèi)存空間。 只有當某變量被說明為這種類型的結(jié)構(gòu)時,才對該變量分配存儲空間。 因此上面&stu這種寫法是錯誤的,不可能去取一個結(jié)構(gòu)名的首地址。 有了結(jié)構(gòu)指針變量,就能更方便地訪問結(jié)構(gòu)變量的各個成員。
其訪問的一般形式為: (*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名 或為: 結(jié)構(gòu)指針變量->成員名 例如: (*pstu).num或者: pstu->num 應(yīng)該注意(*pstu)兩側(cè)的括號不可少, 因為成員符“.”的優(yōu)先級高于“*”。如去掉括號寫作*pstu.num則等效于*(pstu.num),這樣,意義就完全不對了。 下面通過例子來說明結(jié)構(gòu)指針變量的具體說明和使用方法。 [例7.6] [code:1:8d8ee8c82c] struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } boy1={102,"Zhang ping",'M',78.5},*pstu; main() { pstu=&boy1; printf("Number=%d\nName=%s\n",boy1.num,boy1.name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n\n",boy1.sex,boy1.score); printf("Number=%d\nName=%s\n",(*pstu).num,(*pstu).name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n\n",(*pstu).sex,(*pstu).score); printf("Number=%d\nName=%s\n",pstu->num,pstu->name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n\n",pstu->sex,pstu->score); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例程序定義了一個結(jié)構(gòu)stu,定義了stu類型結(jié)構(gòu)變量boy1 并作了初始化賦值,還定義了一個指向stu類型結(jié)構(gòu)的指針變量pstu。在main函數(shù)中,pstu被賦予boy1的地址,因此pstu指向boy1 。然后在printf語句內(nèi)用三種形式輸出boy1的各個成員值。 從運行結(jié)果可以看出: 結(jié)構(gòu)變量.成員名 (*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名 結(jié)構(gòu)指針變量->成員名
這三種用于表示結(jié)構(gòu)成員的形式是完全等效的。結(jié)構(gòu)數(shù)組指針變量結(jié)構(gòu)指針變量可以指向一個結(jié)構(gòu)數(shù)組, 這時結(jié)構(gòu)指針變量的值是整個結(jié)構(gòu)數(shù)組的首地址。 結(jié)構(gòu)指針變量也可指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的一個元素,這時結(jié)構(gòu)指針變量的值是該結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的首地址。設(shè)ps為指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的指針變量,則ps也指向該結(jié)構(gòu)數(shù)組的0號元素,ps+1指向1號元素,ps+i則指向i號元素。 這與普通數(shù)組的情況是一致的。 [例7.7]用指針變量輸出結(jié)構(gòu)數(shù)組。 [code:1:8d8ee8c82c] struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Zhou ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"Liou fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main() { struct stu *ps; printf("No\tName\t\t\tSex\tScore\t\n"); for(ps=boy;ps<boy+5;ps++) printf("%d\t%s\t\t%c\t%f\t\n",ps->num,ps->name,ps->sex,ps->score); } [/code:1:8d8ee8c82c] 在程序中,定義了stu結(jié)構(gòu)類型的外部數(shù)組boy 并作了初始化賦值。在main函數(shù)內(nèi)定義ps為指向stu類型的指針。在循環(huán)語句for的表達式1中,ps被賦予boy的首地址,然后循環(huán)5次,輸出boy數(shù)組中各成員值。 應(yīng)該注意的是, 一個結(jié)構(gòu)指針變量雖然可以用來訪問結(jié)構(gòu)變量或結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的成員,但是,不能使它指向一個成員。 也就是說不允許取一個成員的地址來賦予它。因此,下面的賦值是錯誤的。 ps=&boy[1].sex;而只能是:ps=boy;(賦予數(shù)組首地址) 或者是: ps=&boy[0];(賦予0號元素首地址)
結(jié)構(gòu)指針變量作函數(shù)參數(shù)
在ANSI C標準中允許用結(jié)構(gòu)變量作函數(shù)參數(shù)進行整體傳送。 但是這種傳送要將全部成員逐個傳送, 特別是成員為數(shù)組時將會使傳送的時間和空間開銷很大,嚴重地降低了程序的效率。 因此最好的辦法就是使用指針,即用指針變量作函數(shù)參數(shù)進行傳送。 這時由實參傳向形參的只是地址,從而減少了時間和空間的開銷。 [例7.8]題目與例7.4相同,計算一組學(xué)生的平均成績和不及格人數(shù)。 用結(jié)構(gòu)指針變量作函數(shù)參數(shù)編程。 [code:1:8d8ee8c82c] struct stu { int num; char *name; char sex; float score; }boy[5]={ {101,"Li ping",'M',45}, {102,"Zhang ping",'M',62.5}, {103,"He fang",'F',92.5}, {104,"Cheng ling",'F',87}, {105,"Wang ming",'M',58}, }; main() { struct stu *ps; void ave(struct stu *ps); ps=boy; ave(ps); } void ave(struct stu *ps) { int c=0,i; float ave,s=0; for(i=0;i<5;i++,ps++) { s+=ps->score; if(ps->score<60) c+=1; } printf("s=%f\n",s); ave=s/5; printf("average=%f\ncount=%d\n",ave,c); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本程序中定義了函數(shù)ave,其形參為結(jié)構(gòu)指針變量ps。boy 被定義為外部結(jié)構(gòu)數(shù)組,因此在整個源程序中有效。在main 函數(shù)中定義說明了結(jié)構(gòu)指針變量ps,并把boy的首地址賦予它,使ps指向boy 數(shù)組。然后以ps作實參調(diào)用函數(shù)ave。在函數(shù)ave 中完成計算平均成績和統(tǒng)計不及格人數(shù)的工作并輸出結(jié)果。與例7.4程序相比,由于本程序全部采用指針變量作運算和處理,故速度更快,程序效率更高。.
topoic=動態(tài)存儲分配
在數(shù)組一章中,曾介紹過數(shù)組的長度是預(yù)先定義好的, 在整個程序中固定不變。C語言中不允許動態(tài)數(shù)組類型。例如: int n;scanf("%d",&n);int a[n]; 用變量表示長度,想對數(shù)組的大小作動態(tài)說明, 這是錯誤的。但是在實際的編程中,往往會發(fā)生這種情況, 即所需的內(nèi)存空間取決于實際輸入的數(shù)據(jù),而無法預(yù)先確定。對于這種問題, 用數(shù)組的辦法很難解決。為了解決上述問題,C語言提供了一些內(nèi)存管理函數(shù),這些內(nèi)存管理函數(shù)可以按需要動態(tài)地分配內(nèi)存空間, 也可把不再使用的空間回收待用,為有效地利用內(nèi)存資源提供了手段。 常用的內(nèi)存管理函數(shù)有以下三個:
1.分配內(nèi)存空間函數(shù)malloc 調(diào)用形式: (類型說明符*) malloc (size) 功能:在內(nèi)存的動態(tài)存儲區(qū)中分配一塊長度為"size" 字節(jié)的連續(xù)區(qū)域?姆禱刂滴們虻氖椎刂貳?“類型說明符”表示把該區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型。(類型說明符*)表示把返回值強制轉(zhuǎn)換為該類型指針!皊ize”是一個無符號數(shù)。例如: pc=(char *) malloc (100); 表示分配100個字節(jié)的內(nèi)存空間,并強制轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組類型, 函數(shù)的返回值為指向該字符數(shù)組的指針, 把該指針賦予指針變量pc。
2.分配內(nèi)存空間函數(shù) calloc calloc 也用于分配內(nèi)存空間。調(diào)用形式: (類型說明符*)calloc(n,size) 功能:在內(nèi)存動態(tài)存儲區(qū)中分配n塊長度為“size”字節(jié)的連續(xù)區(qū)域?姆禱刂滴們虻氖椎刂貳?類型說明符*)用于強制類型轉(zhuǎn)換。calloc函數(shù)與malloc 函數(shù)的區(qū)別僅在于一次可以分配n塊區(qū)域。例如: ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其中的sizeof(struct stu)是求stu的結(jié)構(gòu)長度。因此該語句的意思是:按stu的長度分配2塊連續(xù)區(qū)域,強制轉(zhuǎn)換為stu類型,并把其首地址賦予指針變量ps。
3.釋放內(nèi)存空間函數(shù)free 調(diào)用形式: free(void*ptr); 功能:釋放ptr所指向的一塊內(nèi)存空間,ptr 是一個任意類型的指針變量,它指向被釋放區(qū)域的首地址。被釋放區(qū)應(yīng)是由malloc或calloc函數(shù)所分配的區(qū)域:[例7.9]分配一塊區(qū)域,輸入一個學(xué)生數(shù)據(jù)。 [code:1:8d8ee8c82c] main() { struct stu { int num; char *name; char sex; float score; } *ps; ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu)); ps->num=102; ps->name="Zhang ping"; ps->sex='M'; ps->score=62.5; printf("Number=%d\nName=%s\n",ps->num,ps->name); printf("Sex=%c\nScore=%f\n",ps->sex,ps->score); free(ps); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例中,定義了結(jié)構(gòu)stu,定義了stu類型指針變量ps。 然后分配一塊stu大內(nèi)存區(qū),并把首地址賦予ps,使ps指向該區(qū)域。再以ps為指向結(jié)構(gòu)的指針變量對各成員賦值,并用printf 輸出各成員值。最后用free函數(shù)釋放ps指向的內(nèi)存空間。 整個程序包含了申請內(nèi)存空間、使用內(nèi)存空間、釋放內(nèi)存空間三個步驟, 實現(xiàn)存儲空間的動態(tài)分配。鏈表的概念在例7.9中采用了動態(tài)分配的辦法為一個結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存空間。每一次分配一塊空間可用來存放一個學(xué)生的數(shù)據(jù), 我們可稱之為一個結(jié)點。有多少個學(xué)生就應(yīng)該申請分配多少塊內(nèi)存空間, 也就是說要建立多少個結(jié)點。當然用結(jié)構(gòu)數(shù)組也可以完成上述工作, 但如果預(yù)先不能準確把握學(xué)生人數(shù),也就無法確定數(shù)組大小。 而且當學(xué)生留級、退學(xué)之后也不能把該元素占用的空間從數(shù)組中釋放出來。 用動態(tài)存儲的方法可以很好地解決這些問題。 有一個學(xué)生就分配一個結(jié)點,無須預(yù)先確定學(xué)生的準確人數(shù),某學(xué)生退學(xué), 可刪去該結(jié)點,并釋放該結(jié)點占用的存儲空間。從而節(jié)約了寶貴的內(nèi)存資源。 另一方面,用數(shù)組的方法必須占用一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。 而使用動態(tài)分配時,每個結(jié)點之間可以是不連續(xù)的(結(jié)點內(nèi)是連續(xù)的)。 結(jié)點之間的聯(lián)系可以用指針實現(xiàn)。 即在結(jié)點結(jié)構(gòu)中定義一個成員項用來存放下一結(jié)點的首地址,這個用于存放地址的成員,常把它稱為指針域。可在第一個結(jié)點的指針域內(nèi)存入第二個結(jié)點的首地址, 在第二個結(jié)點的指針域內(nèi)又存放第三個結(jié)點的首地址, 如此串連下去直到最后一個結(jié)點。最后一個結(jié)點因無后續(xù)結(jié)點連接,其指針域可賦為0。這樣一種連接方式,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中稱為“鏈表”。圖7.3為鏈表的示意圖。
在圖7.3中,第0個結(jié)點稱為頭結(jié)點, 它存放有第一個結(jié)點的首地址,它沒有數(shù)據(jù),只是一個指針變量。 以下的每個結(jié)點都分為兩個域,一個是數(shù)據(jù)域,存放各種實際的數(shù)據(jù),如學(xué)號num,姓名name,性別sex和成績score等。另一個域為指針域, 存放下一結(jié)點的首地址。鏈表中的每一個結(jié)點都是同一種結(jié)構(gòu)類型。例如, 一個存放學(xué)生學(xué)號和成績的結(jié)點應(yīng)為以下結(jié)構(gòu): struct stu { int num; int score; struct stu *next; } 前兩個成員項組成數(shù)據(jù)域,后一個成員項next構(gòu)成指針域, 它是一個指向stu類型結(jié)構(gòu)的指針變量。鏈表的基本操作對鏈表的主要操作有以下幾種: 1.建立鏈表; 2.結(jié)構(gòu)的查找與輸出; 3.插入一個結(jié)點; 4.刪除一個結(jié)點; 下面通過例題來說明這些操作。 [例7.10]建立一個三個結(jié)點的鏈表,存放學(xué)生數(shù)據(jù)。 為簡單起見, 我們假定學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中只有學(xué)號和年齡兩項。 可編寫一個建立鏈表的函數(shù)creat。程序如下: [code:1:8d8ee8c82c] #define NULL 0 #define TYPE struct stu #define LEN sizeof (struct stu) struct stu { int num; int age; struct stu *next; }; TYPE *creat(int n) { struct stu *head,*pf,*pb; int i; for(i=0;i<n;i++) { pb=(TYPE*) malloc(LEN); printf("input Number and Age\n"); scanf("%d%d",&pb->num,&pb->age); if(i==0) pf=head=pb; else pf->next=pb; pb->next=NULL; pf=pb; } return(head); } [/code:1:8d8ee8c82c] 在函數(shù)外首先用宏定義對三個符號常量作了定義。這里用TYPE表示struct stu,用LEN表示sizeof(struct stu)主要的目的是為了在以下程序內(nèi)減少書寫并使閱讀更加方便。結(jié)構(gòu)stu定義為外部類型,程序中的各個函數(shù)均可使用該定義。
creat函數(shù)用于建立一個有n個結(jié)點的鏈表,它是一個指針函數(shù),它返回的指針指向stu結(jié)構(gòu)。在creat函數(shù)內(nèi)定義了三個stu結(jié)構(gòu)的指針變量。head為頭指針,pf 為指向兩相鄰結(jié)點的前一結(jié)點的指針變量。pb為后一結(jié)點的指針變量。在for語句內(nèi),用malloc函數(shù)建立長度與stu長度相等的空間作為一結(jié)點,首地址賦予pb。然后輸入結(jié)點數(shù)據(jù)。如果當前結(jié)點為第一結(jié)點(i==0),則把pb值 (該結(jié)點指針)賦予head和pf。如非第一結(jié)點,則把pb值賦予pf 所指結(jié)點的指針域成員next。而pb所指結(jié)點為當前的最后結(jié)點,其指針域賦NULL。 再把pb值賦予pf以作下一次循環(huán)準備。 creat函數(shù)的形參n,表示所建鏈表的結(jié)點數(shù),作為for語句的循環(huán)次數(shù)。圖7.4表示了creat函數(shù)的執(zhí)行過程。
[例7.11]寫一個函數(shù),在鏈表中按學(xué)號查找該結(jié)點。 [code:1:8d8ee8c82c] TYPE * search (TYPE *head,int n) { TYPE *p; int i; p=head; while (p->num!=n && p->next!=NULL) p=p->next; /* 不是要找的結(jié)點后移一步*/ if (p->num==n) return (p); if (p->num!=n&& p->next==NULL) printf ("Node %d has not been found!\n",n); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本函數(shù)中使用的符號常量TYPE與例7.10的宏定義相同,等于struct stu?辛礁魴尾?head是指向鏈表的指針變量,n為要查找的學(xué)號。進入while語句,逐個檢查結(jié)點的num成員是否等于n,如果不等于n且指針域不等于NULL(不是最后結(jié)點)則后移一個結(jié)點,繼續(xù)循環(huán)。如找到該結(jié)點則返回結(jié)點指針。 如循環(huán)結(jié)束仍未找到該結(jié)點則輸出“未找到”的提示信息。
[例7.12]寫一個函數(shù),刪除鏈表中的指定結(jié)點。刪除一個結(jié)點有兩種情況: 1. 被刪除結(jié)點是第一個結(jié)點。這種情況只需使head指向第二個結(jié)點即可。即head=pb->next。其過程如圖7.5所示。 2. 被刪結(jié)點不是第一個結(jié)點,這種情況使被刪結(jié)點的前一結(jié)點指向被刪結(jié)點的后一結(jié)點即可。即pf->next=pb->next。其過程如圖7.6所示。 函數(shù)編程如下: [code:1:8d8ee8c82c] TYPE * delete(TYPE * head,int num) { TYPE *pf,*pb; if(head==NULL) /*如為空表, 輸出提示信息*/ { printf("\nempty list!\n"); goto end; } pb=head; while (pb->num!=num && pb->next!=NULL) /*當不是要刪除的結(jié)點,而且也不是最后一個結(jié)點時,繼續(xù)循環(huán)*/ {pf=pb;pb=pb->next;}/*pf指向當前結(jié)點,pb指向下一結(jié)點*/ if(pb->num==num) { if(pb==head) head=pb->next; /*如找到被刪結(jié)點,且為第一結(jié)點,則使head指向第二個結(jié)點, 否則使pf所指結(jié)點的指針指向下一結(jié)點*/ else pf->next=pb->next; free(pb); printf("The node is deleted\n"); } else printf("The node not been foud!\n");
end: return head; } [/code:1:8d8ee8c82c] 函數(shù)有兩個形參,head為指向鏈表第一結(jié)點的指針變量,num刪結(jié)點的學(xué)號。 首先判斷鏈表是否為空,為空則不可能有被刪結(jié)點。若不為空,則使pb指針指向鏈表的第一個結(jié)點。進入while語句后逐個查找被刪結(jié)點。找到被刪結(jié)點之后再看是否為第一結(jié)點,若是則使head指向第二結(jié)點(即把第一結(jié)點從鏈中刪去),否則使被刪結(jié)點的前一結(jié)點(pf所指)指向被刪結(jié)點的后一結(jié)點(被刪結(jié)點的指針域所指)。如若循環(huán)結(jié)束未找到要刪的結(jié)點, 則輸出“末找到”的提示信息。最后返回head值。
[例7.13]寫一個函數(shù),在鏈表中指定位置插入一個結(jié)點。在一個鏈表的指定位置插入結(jié)點, 要求鏈表本身必須是已按某種規(guī)律排好序的。例如,在學(xué)生數(shù)據(jù)鏈表中, 要求學(xué)號順序插入一個結(jié)點。設(shè)被插結(jié)點的指針為pi。 可在三種不同情況下插入。 1. 原表是空表,只需使head指向被插結(jié)點即可。見圖7.7(a) 2. 被插結(jié)點值最小,應(yīng)插入第一結(jié)點之前。這種情況下使head指向被插結(jié)點,被插結(jié)點的指針域指向原來的第一結(jié)點則可。即:pi->next=pb; head=pi; 見圖7.7(b) 3. 在其它位置插入,見圖7.7(c)。這種情況下,使插入位置的前一結(jié)點的指針域指向被插結(jié)點,使被插結(jié)點的指針域指向插入位置的后一結(jié)點。即為:pi->next=pb;pf->next=pi; 4. 在表末插入,見圖7.7(d)。這種情況下使原表末結(jié)點指針域指向被插結(jié)點,被插結(jié)點指針域置為NULL。即: [code:1:8d8ee8c82c] pb->next=pi; pi->next=NULL; TYPE * insert(TYPE * head,TYPE *pi) { TYPE *pf,*pb; pb=head; if(head==NULL) /*空表插入*/ { head=pi; pi->next=NULL; } else { while((pi->num>pb->num)&&(pb->next!=NULL)) { pf=pb; pb=pb->next; }/*找插入位置*/ if(pi->num<=pb->num) { if(head==pb) head=pi;/*在第一結(jié)點之前插入*/ else pf->next=pi;/*在其它位置插入*/ pi->next=pb; } else { pb->next=pi; pi->next=NULL; } /*在表末插入*/ } return head; } [/code:1:8d8ee8c82c] 本函數(shù)有兩個形參均為指針變量,head指向鏈表,pi 指向被插結(jié)點?惺紫擾卸狹幢硎欠裎?為空則使head指向被插結(jié)點。表若不空,則用while語句循環(huán)查找插入位置。找到之后再判斷是否在第一結(jié)點之前插入,若是則使head 指向被插結(jié)點被插結(jié)點指針域指向原第一結(jié)點,否則在其它位置插入, 若插入的結(jié)點大于表中所有結(jié)點,則在表末插入。本函數(shù)返回一個指針, 是鏈表的頭指針。 當插入的位置在第一個結(jié)點之前時, 插入的新結(jié)點成為鏈表的第一個結(jié)點,因此head的值也有了改變, 故需要把這個指針返回主調(diào)函數(shù)。 [例7.14]將以上建立鏈表,刪除結(jié)點,插入結(jié)點的函數(shù)組織在一起,再建一個輸出全部結(jié)點的函數(shù),然后用main函數(shù)調(diào)用它們。 [code:1:8d8ee8c82c] #define NULL 0 #define TYPE struct stu #define LEN sizeof(struct stu) struct stu { int num; int age; struct stu *next; }; TYPE * creat(int n) { struct stu *head,*pf,*pb; int i; for(i=0;i<n;i++) { pb=(TYPE *)malloc(LEN); printf("input Number and Age\n"); scanf("%d%d",&pb->num,&pb->age); if(i==0) pf=head=pb; else pf->next=pb; pb->next=NULL; pf=pb; } return(head); }
TYPE * delete(TYPE * head,int num) { TYPE *pf,*pb; if(head==NULL) { printf("\nempty list!\n"); goto end; } pb=head; while (pb->num!=num && pb->next!=NULL) {pf=pb;pb=pb->next;} if(pb->num==num) { if(pb==head) head=pb->next; else pf->next=pb->next; printf("The node is deleted\n"); } else free(pb); printf("The node not been found!\n"); end: return head; }
TYPE * insert(TYPE * head,TYPE * pi) { TYPE *pb ,*pf; pb=head; if(head==NULL) { head=pi; pi->next=NULL; } else { while((pi->num>pb->num)&&(pb->next!=NULL)) { pf=pb; pb=pb->next; } if(pi->num<=pb->num) { if(head==pb) head=pi; else pf->next=pi; pi->next=pb; } else { pb->next=pi; pi->next=NULL; } } return head; }
void print(TYPE * head) { printf("Number\t\tAge\n"); while(head!=NULL) { printf("%d\t\t%d\n",head->num,head->age); head=head->next; } } main() { TYPE * head,*pnum; int n,num; printf("input number of node: "); scanf("%d",&n); head=creat(n); print(head); printf("Input the deleted number: "); scanf("%d",&num); head=delete(head,num); print(head); printf("Input the inserted number and age: "); pnum=(TYPE *)malloc(LEN); scanf("%d%d",&pnum->num,&pnum->age); head=insert(head,pnum); print(head); } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例中,print函數(shù)用于輸出鏈表中各個結(jié)點數(shù)據(jù)域值?男尾蝖ead的初值指向鏈表第一個結(jié)點。在while語句中,輸出結(jié)點值后,head值被改變,指向下一結(jié)點。若保留頭指針head, 則應(yīng)另設(shè)一個指針變量,把head值賦予它,再用它來替代head。在main函數(shù)中,n為建立結(jié)點的數(shù)目, num為待刪結(jié)點的數(shù)據(jù)域值;head為指向鏈表的頭指針,pnum為指向待插結(jié)點的指針。 main函數(shù)中各行的意義是: 第六行輸入所建鏈表的結(jié)點數(shù); 第七行調(diào)creat函數(shù)建立鏈表并把頭指針返回給head; 第八行調(diào)print函數(shù)輸出鏈表; 第十行輸入待刪結(jié)點的學(xué)號; 第十一行調(diào)delete函數(shù)刪除一個結(jié)點; 第十二行調(diào)print函數(shù)輸出鏈表; 第十四行調(diào)malloc函數(shù)分配一個結(jié)點的內(nèi)存空間, 并把其地址賦予pnum; 第十五行輸入待插入結(jié)點的數(shù)據(jù)域值; 第十六行調(diào)insert函數(shù)插入pnum所指的結(jié)點; 第十七行再次調(diào)print函數(shù)輸出鏈表。
從運行結(jié)果看,首先建立起3個結(jié)點的鏈表,并輸出其值;再刪103號結(jié)點,只剩下105,108號結(jié)點;又輸入106號結(jié)點數(shù)據(jù), 插入后鏈表中的結(jié)點為105,106,108。聯(lián)合“聯(lián)合”也是一種構(gòu)造類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 在一個“聯(lián)合”內(nèi)可以定義多種不同的數(shù)據(jù)類型, 一個被說明為該“聯(lián)合”類型的變量中,允許裝入該“聯(lián)合”所定義的任何一種數(shù)據(jù)。 這在前面的各種數(shù)據(jù)類型中都是辦不到的。例如, 定義為整型的變量只能裝入整型數(shù)據(jù),定義為實型的變量只能賦予實型數(shù)據(jù)。
在實際問題中有很多這樣的例子。 例如在學(xué)校的教師和學(xué)生中填寫以下表格: 姓 名 年 齡 職 業(yè) 單位 “職業(yè)”一項可分為“教師”和“學(xué)生”兩類。 對“單位”一項學(xué)生應(yīng)填入班級編號,教師應(yīng)填入某系某教研室。 班級可用整型量表示,教研室只能用字符類型。 要求把這兩種類型不同的數(shù)據(jù)都填入“單位”這個變量中, 就必須把“單位”定義為包含整型和字符型數(shù)組這兩種類型的“聯(lián)合”。
“聯(lián)合”與“結(jié)構(gòu)”有一些相似之處。但兩者有本質(zhì)上的不同。在結(jié)構(gòu)中各成員有各自的內(nèi)存空間, 一個結(jié)構(gòu)變量的總長度是各成員長度之和。而在“聯(lián)合”中,各成員共享一段內(nèi)存空間, 一個聯(lián)合變量的長度等于各成員中最長的長度。應(yīng)該說明的是, 這里所謂的共享不是指把多個成員同時裝入一個聯(lián)合變量內(nèi), 而是指該聯(lián)合變量可被賦予任一成員值,但每次只能賦一種值, 賦入新值則沖去舊值。如前面介紹的“單位”變量, 如定義為一個可裝入“班級”或“教研室”的聯(lián)合后,就允許賦予整型值(班級)或字符串(教研室)。要么賦予整型值,要么賦予字符串,不能把兩者同時賦予它。聯(lián)合類型的定義和聯(lián)合變量的說明一個聯(lián)合類型必須經(jīng)過定義之后, 才能把變量說明為該聯(lián)合類型。
一、聯(lián)合的定義
定義一個聯(lián)合類型的一般形式為: union 聯(lián)合名 { 成員表 }; 成員表中含有若干成員,成員的一般形式為: 類型說明符 成員名 成員名的命名應(yīng)符合標識符的規(guī)定。 例如: union perdata { int class; char office[10]; }; 定義了一個名為perdata的聯(lián)合類型,它含有兩個成員,一個為整型,成員名為class;另一個為字符數(shù)組,數(shù)組名為office。聯(lián)合定義之后,即可進行聯(lián)合變量說明,被說明為perdata類型的變量,可以存放整型量class或存放字符數(shù)組office。
二、聯(lián)合變量的說明
聯(lián)合變量的說明和結(jié)構(gòu)變量的說明方式相同, 也有三種形式。即先定義,再說明;定義同時說明和直接說明。以perdata類型為例,說明如下: union perdata { int class; char officae[10]; }; union perdata a,b; /*說明a,b為perdata類型*/ 或者可同時說明為: union perdata { int class; char office[10]; }a,b; 或直接說明為: union { int class; char office[10]; }a,b 經(jīng)說明后的a,b變量均為perdata類型。 它們的內(nèi)存分配示意圖如圖7—8所示。a,b變量的長度應(yīng)等于 perdata 的成員中最長的長度, 即等于 office數(shù)組的長度,共10個字節(jié)。從圖中可見,a,b變量如賦予整型值時,只使用了2個字節(jié),而賦予字符數(shù)組時,可用10個字節(jié)。
聯(lián)合變量的賦值和使用
對聯(lián)合變量的賦值,使用都只能是對變量的成員進行。 聯(lián)合變量的成員表示為: 聯(lián)合變量名.成員名 例如,a被說明為perdata類型的變量之后,可使用 a.class a.office 不允許只用聯(lián)合變量名作賦值或其它操作。 也不允許對聯(lián)合變量作初始化賦值,賦值只能在程序中進行?掛僨康魎得韉氖?一個聯(lián)合變量, 每次只能賦予一個成員值?瘓浠八?一個聯(lián)合變量的值就是聯(lián)合變員的某一個成員值。 [例7.15]設(shè)有一個教師與學(xué)生通用的表格,教師數(shù)據(jù)有姓名,年齡,職業(yè),教研室四項。學(xué)生有姓名,年齡,職業(yè),班級四項。 編程輸入人員數(shù)據(jù), 再以表格輸出。 [code:1:8d8ee8c82c] main() { struct { char name[10]; int age; char job; union { int class; char office[10]; } depa; }body[2]; int n,i; for(i=0;i<2;i++) { printf("input name,age,job and department\n"); scanf("%s %d %c",body[i].name,&body[i].age,&body[i].job); if(body[i].job=='s') scanf("%d",&body[i].depa.class); else scanf("%s",body[i].depa.office); } printf("name\tage job class/office\n"); for(i=0;i<2;i++) { if(body[i].job=='s') printf("%s\t%3d %3c %d\n",body[i].name,body[i].age ,body[i].job,body[i].depa.class); else printf("%s\t%3d %3c %s\n",body[i].name,body[i].age, body[i].job,body[i].depa.office); } } [/code:1:8d8ee8c82c] 本例程序用一個結(jié)構(gòu)數(shù)組body來存放人員數(shù)據(jù), 該結(jié)構(gòu)共有四個成員。其中成員項depa是一個聯(lián)合類型, 這個聯(lián)合又由兩個成員組成,一個為整型量class,一個為字符數(shù)組office。在程序的第一個for語句中,輸入人員的各項數(shù)據(jù),先輸入結(jié)構(gòu)的前三個成員name,age和job,然后判別job成員項,如為"s"則對聯(lián)合depa·class輸入(對學(xué)生賦班級編號)否則對depa·office輸入(對教師賦教研組名)。
在用scanf語句輸入時要注意,凡為數(shù)組類型的成員,無論是結(jié)構(gòu)成員還是聯(lián)合成員,在該項前不能再加"&"運算符。如程序第18行中 body[i].name是一個數(shù)組類型,第22行中的body[i].depa.office也是數(shù)組類型,因此在這兩項之間不能加"&"運算符。程序中的第二個for語句用于輸出各成員項的值:
本章小結(jié)
1. 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合是兩種構(gòu)造類型數(shù)據(jù),是用戶定義新數(shù)據(jù)類型的重要手段。結(jié)構(gòu)和聯(lián)合有很多的相似之處,它們都由成員組成。成員可以具有不同的數(shù)據(jù)類型。成員的表示方法相同。都可用三種方式作變量說明。
2. 在結(jié)構(gòu)中,各成員都占有自己的內(nèi)存空間,它們是同時存在的。一個結(jié)構(gòu)變量的總長度等于所有成員長度之和。在聯(lián)合中,所有成員不能同時占用它的內(nèi)存空間,它們不能同時存在。聯(lián)合變量的長度等于最長的成員的長度。
3. “.”是成員運算符,可用它表示成員項,成員還可用“->”運算符來表示。
4. 結(jié)構(gòu)變量可以作為函數(shù)參數(shù),函數(shù)也可返回指向結(jié)構(gòu)的指針變量。而聯(lián)合變量不能作為函數(shù)參數(shù),函數(shù)也不能返回指向聯(lián)合的指針變量。但可以使用指向聯(lián)合變量的指針,也可使用聯(lián)合數(shù)組。
5. 結(jié)構(gòu)定義允許嵌套,結(jié)構(gòu)中也可用聯(lián)合作為成員,形成結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的嵌套。
6. 鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它便于實現(xiàn)動態(tài)的存儲分配。本章介紹是單向鏈表,還可組成雙向鏈表,循環(huán)鏈表等。
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