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C結構體

2019-11-14 12:08:28
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來源:轉載
供稿:網友

結構體的定義

struct用于引出一個結構定義,其后的標識符被稱為結構體標記(structure tag)。聲明如下:

struct Node { int a; struct Node *next;};

結構體的類型是struct Node(類型名,如int等)。在結構體定義的花括號內聲明的變量,被稱為結構體的成員。同一個結構體成員必須具有不同的名字,但是兩個不同的結構體類型中的成員可以有相同的名字而不發生沖突。每一個結構體必須要以分號結束。 結構體定義并不占用內存中的其他空間,只是創建了一種新的可用來定義變量的數據類型(struct+tag)。定義結構體變量如下:

struct Node node, nodes[50], *nodePtr;

分別定義了一個struct Node類型的變量,一個包含了50個struct Node類型的元素的數組,和一個指向該結構體類型的指針。也可通過如下方式定義變量:

struct Node { int a; struct Node *next;}node, nodes[50], *nodePtr;

結構體定義時可以省略標記名,但是如果省略了標記名,則該結構體類型變量的聲明就只能和結構體定義同時進行,不能進行單獨的聲明。如下:

struct { int a; float b;}node, nodes[50], *nodePtr;

一個結構體不能包含它自身類型的實例,但是指向自身類型的指針可以出現。一個結構體定義中出現指向自身結構體體類型的指針成員的結構體,被稱為自引用結構體。 可用于結構體的操作:將結構體變量賦值給其他具有相同類型的結構體變量,用&取得結構體變量的地址,訪問一個結構體變量中的成員,sizeof確定結構體的大小。

結構體的初始化

總共有三種方式可以實現結構體初始化。 一、可以通過將一個結構體變量賦值給另一個與其類型相同的結構體變量,從而對后者初始化。 二、可以通過對結構體變量中的每一個成員分別進行賦值來實現初始化。 三、可以與數組一樣采用初始值列表來初始化結構體,如果列表中的初始值個數少于結構體中成員個數時,則剩余沒有初始值與之對應的成員,將被自動的初始化為0(當成員是指針時,被初始化為NULL)。對于函數之外定義的(即外部的)結構體變量,如果在定義時沒有被顯式的初始化,則自動被初始化為0或NULL。

結構體成員的訪問

對結構體的訪問可以通過兩種運算符來實現,一個是結構體成員運算符(structure member Operator)(.),一個是結構體指針運算符(structure pointer operator)(->),也成為箭頭運算符。 一、結構體成員運算符(.)通過結構體變量名來訪問結構體成員。如:

struct Node node = {1, NULL};二、結構體指針運算符(一個減號和一個大于號組成,中間沒有空格)通過指向結構體的指針來訪問結構體成員。如:

struct Node node = {1, NULL};struct Node * nodePtr = &node;printf("%d", nodePtr->a);

其中表達式nodePtr->a等價于*(nodePtr).a,圓括號不能少,因為結構體成員運算符優先級高于解引用運算符優先級。 一般不要在結構體成員運算符和結構體指針運算符的量變加上空格,有助于強調包含這些運算符的表達式本質上是一個單一變量名。

在函數中使用結構體

將結構體傳遞給函數有三種方式,傳遞結構體的個別成員,傳遞整個結構體,傳遞一個指向結構體的指針。當結構體或者結構體的個別成員被傳遞給一個函數時,它們是按值傳遞的方式被傳遞的。當結構體的個別成員或者整個結構體被傳遞給一個函數時,它們是按值傳遞的。而以傳地址方式傳遞一個結構體,實際上是將結構體變量的地址傳遞給被調函數。結構體數組和其他數組一樣,都是自動以傳地址傳遞的。

typedef的使用

typedef提供了一種為已經定義好的數據類型創建同義詞(或別名)的機制。如下:

typedef struct card Card;

就為結構體struct card定義了一個同義詞Card作為該類型的新名字。通常使用typedef,那樣就不再需要結構體標記了。如下:

typedef struct { int a; int b;} Node;

直接創建了一個結構體類型Node而不需要另外再編寫一條單獨的typedef。然而若省略結構體標記而使用typedef如下的自引用結構體,并不能編譯通過:

typedef struct { int a; Node *next; //error:unknown type name 'Node'} Node;

typedef是為一個已經存在的數據類型,創建一個作為其別名的新類型名。type還常常被用來為基本數據類型創建一個別名,以便可移植在其余系統上。

位域

由于結構體中成員并不一定是連續的存儲在內存單元中的,所以不能用==或者!=來對結構體進行比較。一些結構體的存儲區域可能出現一些空洞,因為計算機是按照一定邊界來存儲不同數據類型的變量的(如“半字”,“字”或“雙字”)。計算機中存儲數據的基本單位是一個字,通常是2或4個字節。對于空洞的值沒有專門的定義,所以即使結構體中數據完全相同,也不能保證空洞中的值完全相同。 當結構體中有無符號整型或者有符號整型成員時,C語言允許指定這些成員所占用的存儲位數(bit),被稱為位域(bit field)。通過將數據存儲在它們所需的最小的存儲空間內,可以有效的提高存儲空間的利用率。位域的使用如下:

struct bitCard { unsigned face : 4; unsigned suit : 2; unsigned color : 1;};

聲明一個位域的方法是,在無符號整數或者有符號整數后加上一個冒號(:)和一個整型常數,這個整型常數表示位域的寬度,這個表示寬度的常數必須是一個整數,它的取值范圍是0到系統中正常存儲一個整型數所需的二進制位數之間,包含該范圍的邊界值。 還可以指定一個無名位域,用來填充(padding)結構體中的存儲縫隙,如下:

struct example { unsigned a : 13; unsigned : 19; unsigned c : 4;};

填充的目的是為了使成員b能夠存儲在下一個存儲單元中。 寬度為0的無名位域可以用來使下一個位域對齊在一個新的存儲單元的邊界上。如下:

struct example { unsigned a : 13; unsigned : 0; unsigned c : 4;};

就通過一個寬度為0的無名位域,來跳過存儲a的那個存儲單元中剩余的二進制位(有多少位就跳多少位),將b對齊在下一個存儲單元上。位域操作依賴機器。試圖去獲取一個位域的地址是一個語法錯誤。盡管位域可以節約存儲空間,但是它們會使編譯器生成運行速度較慢的機器代碼,是一種以空間換時間的方法。


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