C語言 結(jié)構(gòu)體

C 數(shù)組允許定義可存儲(chǔ)相同類型數(shù)據(jù)項(xiàng)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(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

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(dòng)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(gè)包含多個(gè)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(gè) member definition 是標(biāo)準(zhǔn)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(gè)分號(hào)之前，您可以指定一個(gè)或多個(gè)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(yùn)算符（.）。成員訪問運(yùn)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(gè)句號(hào)。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(shí)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(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)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(shí)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(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)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(chǔ)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)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(chǔ)時(shí)，并不需要占用一個(gè)完整的字節(jié)，而只需占幾個(gè)或一個(gè)二進(jìn)制位。例如在存放一個(gè)開關(guān)量時(shí)，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)，用 1 位二進(jìn)位即可。為了節(jié)省存儲(chǔ)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(gè)字節(jié)中的二進(jìn)位劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，并說明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每個(gè)域有一個(gè)域名，允許在程序中按域名進(jìn)行操作。這樣就可以把幾個(gè)不同的對象用一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制位域來表示。

典型的實(shí)例：

• 用 1 位二進(jìn)位存放一個(gè)開關(guān)量時(shí)，只有 0 和 1 兩種狀態(tài)。
• 讀取外部文件格式——可以讀取非標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(gè)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(gè)實(shí)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(gè)成員：四個(gè) 1 位的標(biāo)識(shí)符 f1..f4、一個(gè) 4 位的 type 和一個(gè) 9 位的 my_int。

對于位域的定義尚有以下幾點(diǎn)說明：

• 一個(gè)位域必須存儲(chǔ)在同一個(gè)字節(jié)中，不能跨兩個(gè)字節(jié)。如一個(gè)字節(jié)所?？臻g不夠存放另一位域時(shí)，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(gè)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(gè)字節(jié)，因此位域的長度不能大于一個(gè)字節(jié)的長度，也就是說不能超過8位二進(jìn)位。如果最大長度大于計(jì)算機(jī)的整數(shù)字長，一些編譯器可能會(huì)允許域的內(nèi)存重疊，另外一些編譯器可能會(huì)把大于一個(gè)域的部分存儲(chǔ)在下一個(gè)字中。

• 位域可以是無名位域，這時(shí)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(jìn)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(shí)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(gè)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(fù)合的位運(yùn)算符 "&="，相當(dāng)于：pbit->b=pbit->b&3，位域 b 中原有值為 7，與 3 作按位與運(yùn)算的結(jié)果為 3（111&011=011，十進(jìn)制值為 3） */
    pbit->c|=1;  /* 使用了復(fù)合位運(yùn)算符"|="，相當(dāng)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(gè)域的值 */
}

上例程序中定義了位域結(jié)構(gòu) bs，三個(gè)位域?yàn)?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。