C语言-构造数据类型

数组

( C语言学习之数组 传送门)

数组是同种类型元素的集合。

一维数组

1.1 一维数组定义

int a[10];

这样我们便定义了一个数组a，它分配10个int类型空间。

1.2 数组的初始化

我们可以在定义一个数组的同时对它进行初始化操作，例如：

int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

甚至我们可以只对数组的部分元素进行初始化操作，例如：

int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5};

这里我们只对数组的前5个元素做了初始化操作，剩下其它元素的值是未知的。

如果我们对数组的所有元素都进行了初始化操作，那么我们甚至可以省略数组长度不写，编译器可以根据初始化数组元素的个数自动计算出数组的长度，但是写上总是好的，这样也便于其他人阅读和维护。

int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

1.3 数组元素的访问

访问数组中的元素可以采用数组名加下标的方式，下标是从0开始，c并不检查数组下标是否越界，所以在访问数组中的元素时需要注意，需要对数组下标做判断，防止访问数组越界。

int a[10];

int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
a[i] = i + 1;
}

二维数组

2.1 二维数组定义

int a[6][10];

这样我们便定义了一个二维数组，这个数组是一个包含60个元素的矩阵，有6行10列。如何去看待一个二维数组，可以这样去看，先将a看成一个一维的数组，它有6个元素，但是它的每个元素又是一个包含10个元素的数组。

关于二维数组在内存中的存储形式，例如一个3行6列数组它是这样的：

2.2 二维数组的初始化

同一维数组一样，可以对数组的所有元素进行初始化同样也可以只对数组的部分元素进行初始化。

2.3 数组元素的访问

还是数组名加下标的方式，不过下标有两个下标，一个是行下标，另一个是列下标，其它同一维数组没有什么两样。

结构体

（构造函数类型 传送门）

（C结构体用法 传送门）

结构(struct)

结构是由基本数据类型构成的、并用一个标识符来命名的各种变量的组合。

对于结构体和共用体，C语言内存对齐是个值得一说的事情。

内存对齐 传送门

关于C中struct和union长度的详解 传送门

1.1 结构中可以使用不同的数据类型。

结构说明和结构变量定义

在Turbo C中, 结构也是一种数据类型, 可以使用结构变量, 因此, x像其它类型的变量一样, 在使用结构变量时要先对其定义。

定义结构变量的一般格式为:

struct 结构名

{

类型 变量名;

类型 变量名;

…

} 结构变量;

结构名是结构的标识符不是变量名。

类型为五种数据类型(整型、浮点型、字符型、指针型和无值型)。

构成结构的每一个类型变量称为结构成员, 它象数组的元素一样, 但数组中元素是以下标来访问的, 而结构是按变量名字来访问成员的。

struct MyBirthday {

int year;
int month;
int day;
};

struct Person {
char *name;
int age;
struct MyBirthday birthday;
float bodyHeight;
};

1.2 结构变量的使用

结构是一个新的数据类型, 因此结构变量也可以象其它类型的变量一样赋值、运算, 不同的是结构变量以成员作为基本变量。

结构成员的表示方式为: 结构变量.成员名

如果将”结构变量.成员名”看成一个整体, 则这个整体的数据类型与结构中该成员的数据类型相同, 这样就可象前面所讲的变量那样使用。

struct Person p = {"张三",28,{1993,9,21},180};

printf("name=%s,age=%d,birthday=%d-%d-%d,height=%.2f\n",p.name,p.age,p.birthday.year,p.birthday.month,p.birthday.day,p.bodyHeight);

//  name=张三,age=28,birthday=1993-9-21,height=180.00

1.3 结构数组和结构指针

结构是一种新的数据类型, 同样可以有结构数组和结构指针。

1.3.1 结构数组

结构数组就是具有相同结构类型的变量集合。

假如要定义一个班级40个同学 的姓名、性别、年龄和住址, 可以定义成一个结构数组。

struct{
char name[8];
char sex[2];
int age;
char addr[40];
}student[40];

or

struct string{
char name[8];
char sex[2];
int age;
char addr[40];
};
struct string student[40];

实际上结构数组相当于一个二维构造, 第一维是结构数组元素, 每个元素是 一个结构变量, 第二维是结构成员。

1.3.2 结构指针

结构指针是指向结构的指针。它由一个加在结构变量名前的”*” 操作符来定义，例如用前面已说明的结构定义一个结构指针如下:

struct string{
char name[8];
char sex[2];
int age;
char addr[40];
}*student;

也可省略结构指针名只作结构说明, 然后再用下面的语句定义结构指针。

struct string *student;

使用结构指针对结构成员的访问, 与结构变量对结构成员的访问在表达方式上有所不同。结构指针对结构成员的访问表示为:

结构指针名->结构成员

其中”->”好象一个箭头指向结构成员。例如要给上面定义的结构中name和age赋值, 可以用下面语句:

strcpy(student->name, “Lu G.C”);

student->age=18;

实际上, student->name就是(*student).name的缩写形式。

需要指出的是结构指针是指向结构的一个指针, 即结构中第一个成员的首地址，因此在使用之前应该对结构指针初始化，即分配整个结构长度的字节空间，这可用下面函数完成, 仍以上例来说明如下:

student=(struct string*)malloc(size of  (struct string));

size of (struct string)自动求取string结构的字节长度。

malloc() 函数

定义了一个大小为结构长度的内存区域, 然后将其诈地址作为结构指针返回。

注意:

1. 结构作为一种数据类型, 因此定义的结构变量或结构指针变量同样有局

部变量和全程变量, 视定义的位置而定。

2. 结构变量名不是指向该结构的地址, 这与数组名的含义不同, 因此若需

要求结构中第一个成员的首地址应该是&[结构变量名]。

4. 结构的复杂形式 。

1.3.3 结构的复杂形式

一、嵌套结构

嵌套结构是指在一个结构成员中可以包括其它一个结构, Turbo C 允许这种嵌套。

struct addr{

char city[20];

unsigned lon zipcode;

char tel[14];

}

struct string{

char name[8];

int age;

struct addr address;

} student;

如果要给

student

结构中成员

address

结构中的

zipcode

赋值, 则可写成:

student.address.zipcode=200001;

每个结构成员名从最外层直到最内层逐个被列出, 即嵌套式结构成员的表达方式是:

结构变量名.嵌套结构变量名.结构成员名

其中: 嵌套结构可以有很多, 结构成员名为最内层结构中不是结构的成员名。

二、位结构

位结构是一种特殊的结构, 在需按位访问一个字节或字的多个位时, 位结构比按位运算符更加方便。

位结构定义的一般形式为:
struct位结构名{
数据类型 变量名: 整型常数;
数据类型 变量名: 整型常数;
} 位结构变量;

其中: 数据类型必须是int(unsigned或signed)。 整型常数必须是非负的整数, 范围是0~15, 表示二进制位的个数, 即表示有多少位。

变量名是选择项, 可以不命名, 这样规定是为了排列需要。

struct{

unsigned incon: 8; /incon占用低字节的0~7共8位/

unsigned txcolor: 4; /txcolor占用高字节的0~3位共4位/

unsigned bgcolor: 3; /bgcolor占用高字节的4~6位共3位/

unsigned blink: 1; /blink占用高字节的第7位/

}ch;

位结构成员的访问与结构成员的访问相同。

例如: 访问上例位结构中的bgcolor成员可写成: ch.bgcolor

注意:

1. 位结构中的成员可以定义为unsigned, 也可定义为signed, 但当成员长度为1时, 会被认为是unsigned类型。因为单个位不可能具有符号。

2. 位结构中的成员不能使用数组和指针, 但位结构变量可以是数组和指针, 如果是指针, 其成员访问方式同结构指针。

3. 位结构总长度(位数), 是各个位成员定义的位数之和, 可以超过两个字

节。

4. 位结构成员可以与其它结构成员一起使用。

struct info{

char name[8];

int age;

struct addr address;

float pay;

unsigned state: 1;

unsigned pay: 1;

}workers;

上例的结构定义了关于一个工从的信息。其中有两个位结构成员, 每个位结

构成员只有一位, 因此只占一个字节但保存了两个信息, 该字节中第一位表示工

人的状态, 第二位表示工资是否已发放。由此可见使用位结构可以节省存贮空间。

枚举

（C语言详解 - 枚举类型 传送门）

枚举类型是比较简单的一种数据类型，事实上在C语言中枚举类型是作为整形常量进行处理的，通常称为“枚举常量”。

1.1 新的数据类型

enum Season{
Spring,
Summer,
Autumn,
Winter
};

(1) 枚举型是一个集合，集合中的元素(枚举成员)是一些命名的整型常量，元素之间用逗号,隔开。

(2) Season是一个标识符，可以看成这个集合的名字，是一个可选项，即是可有可无的项。

(3) 第一个枚举成员的默认值为整型的0，后续枚举成员的值在前一个成员上加1。

(4) 可以人为设定枚举成员的值，从而自定义某个范围内的整数。

(5) 枚举型是预处理指令#define的替代。

(6) 类型定义以分号;结束。

1.2 使用枚举类型对变量进行声明

enum Season season= Spring; //枚举赋值,等价于season=1
printf("season is %d\n",season);
//season is 0

1.3 使用枚举类型的变量

3.1 对枚举型的变量赋值。

3.2 对枚举型的变量赋整数值时，需要进行类型转换。

3.3 使用枚举型变量

1.4 枚举类型与sizeof运算符

共用体 union

共用体union的用法 传送门

在进行某些算法的C语言编程的时候，需要使几种不同类型的变量存放到同一段内存单元中。也就是使用覆盖技术，几个变量互相覆盖。这种几个不同的变量共同占用一段内存的结构，在C语言中，被称作“共用体”类型结构，简称共用体。

union Type{

char a;

short int b;

int c;

};

printf("t.a=%d,t.b=%d,t.c=%d\n",t.a,t.b,t.c);

//结果:t.a=4,t.b=260,t.c=65796

为什么t.a、t.b、t.c输出结果分别是4、260、65796，当然t.c等于65796并不奇怪，但是t.a前面赋值为’a’不应该是97吗，而t.b不应该是10吗？其实如果弄清这个问题共用体的概念基本就清楚了。

根据前面提到的，共用体其实每次只能使用其中一个成员，对于上面的代码经过三次赋值最终使用的其实就是t.c,而通过上面的输出结果我们也确实看到c是有效的。共用体有一个特点就是它的成员存储在同一块内存区域，这块区域的大小需要根据它的成员中长度最大的成员长度而定。由于上面的代码是在64位编译器下编译的，具体长度：char=1，short int=2，int=4，所以得出结论，Type的长度为4，又根据上面输出的地址，可以得到下面的存储信息(注意数据的存储方式：高地址存储高位，低地址存储地位)：



当读取c的时候，它的二进制是“00000000 00000001 00000001 00000100”，换算成十进制就是65796；而经过三次赋值后，此时b的存储就已经被c成员的低位数据覆盖，b的长度是二，所以从起始地址取两个字节得到的二进制数据此时是“00000001 00000100”（b原来的数据已经被c低2位数据覆盖，其实此时就是c的低2位数据），换算成十进制就是260；类似的a此时的数据就是c的低一位数据”00000100”,换算成十进制就是4。