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C 結構體

C數組允許定義可存儲相同類型數據項的變量,結構是C編程中另一種用戶自定義的可用的數據類型,它允許您存儲不同類型的數據項。

結構用於表示一條記錄,假設您想要跟踪圖書館中書本的動態,您可能需要跟踪每本書的下列屬性:

  • Title
  • Author
  • Subject
  • Book ID

定義結構

為了定義結構,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據類型,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。在結構定義的末尾,最後一個分號之前,您可以指定一個或多個結構變量,這是可選的。 下面是聲明Book 結構的方式:

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

訪問結構成員

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

#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;        /* 声明 Book1,类型为 Book */
   struct Books Book2;        /* 声明 Book2,类型为 Book */
 
   /* Book1 详述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* Book2 详述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 输出 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);

   /* 输出 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行時,它會產生下列結果:

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

結構作為函數參數

您可以把結構作為函數參數,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構變量:

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

/* 函数声明 */
void printBook( struct Books book );
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 声明 Book1,类型为 Book */
   struct Books Book2;        /* 声明 Book2,类型为 Book */
 
   /* Book1 详述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

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

   /* 输出 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行時,它會產生下列結果:

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

指向結構的指針

您可以定義指向結構的指針,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;

現在,您可以在上述定義的指針變量中存儲結構變量的地址。 為了查找結構變量的地址,請把& 運算符放在結構名稱的前面,如下所示:

struct_pointer = &Book1;

為了使用指向該結構的指針訪問結構的成員,您必須使用-> 運算符,如下所示:

struct_pointer->title;

讓我們使用結構指針來重寫上面的實例,這將有助於您理解結構指針的概念:

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

/* 函数声明 */
void printBook( struct Books *book );
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 声明 Book1,类型为 Book */
   struct Books Book2;        /* 声明 Book2,类型为 Book */
 
   /* Book1 详述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* Book2 详述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 通过传 Book1 的地址来输出 Book1 信息 */
   printBook( &Book1 );

   /* 通过传 Book2 的地址来输出 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行時,它會產生下列結果:

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,並不需要佔用一個完整的字節,而只需佔幾個或一個二進制位。 例如在存放一個開關量時,只有0 和1 兩種狀態,用1 位二進位即可。 為了節省存儲空間,並使處理簡便,C 語言又提供了一種數據結構,稱為"位域"或"位段"。

所謂"位域"是把一個字節中的二進位劃分為幾個不同的區域,並說明每個區域的位數。 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像用一個字節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量時,只有0 和1 兩種狀態。
  • 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。

位域的定義和位域變量的說明

位域定義與結構定義相仿,其形式為:

    struct 位域结构名
        { 位域列表 };

其中位域列表的形式為:

    类型说明符 位域名: 位域长度 

例如:

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

位域變量的說明與結構變量說明的方式相同。 可採用先定義後說明,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,共佔兩個字節。 其中位域a 佔8 位,位域b 佔2 位,位域c 佔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;

在這裡,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。

對於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中,不能跨兩個字節。 如一個字節所剩空間不夠存放另一位域時,應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;    /* 从下一单元开始存放 */
        unsigned c:4
    }
    

    在這個位域定義中,a 佔第一字節的4 位,後4 位填0 表示不使用,b 從第二字節開始,佔用4 位,c 佔用4 位。

  • 由於位域不允許跨兩個字節,因此位域的長度不能大於一個字節的長度,也就是說不能超過8位二進位。 如果最大長度大於計算機的整數字長,一些編譯器可能會允許域的內存重疊,另外一些編譯器可能會把大於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整位置。 無名的位域是不能使用的。 例如:

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

從以上分析可以看出,位域在本質上就是一種結構類型,不過其成員是按二進位分配的。

位域的使用

位域的使用和結構成員的使用相同,其一般形式為:

    位域变量名·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;	/* 给位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围) */
    bit.b=7;	/* 给位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围) */
    bit.c=15;	/* 给位域赋值(应注意赋值不能超过该位域的允许范围) */
    printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c);	/* 以整型量格式输出三个域的内容 */
    pbit=&bit;	/* 把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit */
    pbit->a=0;	/* 用指针方式给位域 a 重新赋值,赋为 0 */
    pbit->b&=3;	/* 使用了复合的位运算符 "&=",相当于:pbit->b=pbit->b&3,位域 b 中原有值为 7,与 3 作按位与运算的结果为 3(111&011=011,十进制值为 3) */
    pbit->c|=1;	/* 使用了复合位运算符"|=",相当于:pbit->c=pbit->c|1,其结果为 15 */
    printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c);	/* 用指针方式输出了这三个域的值 */
}

上例程序中定義了位域結構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。