Clanguagestructure体 and 联合体tutorial

LearningClanguagestructure体 声明, 初始化, 访问, 以及联合体 and 枚举class型 using

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1. structure体overview

1.1 what is structure体

structure体 is auser定义 dataclass型, 它允许将不同class型 data成员组合 in 一起, 形成一个 new 复合dataclass型. structure体可以package含不同class型 成员, such as整数, 浮点数, 字符, array, 指针etc., 甚至可以package含otherstructure体.

structure体 主要用途including:

  • 组织相关 data项
  • 表示 complex datastructure
  • improvingcode readable 性 and 可maintenance性
  • implementation面向objectprogramming 一些features

1.2 structure体 声明

in Clanguagein, 声明structure体 basic语法such as under : 

struct structure体名 {
    dataclass型 成员1;
    dataclass型 成员2;
    // 更 many 成员...
};

// example: 声明一个表示学生 structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

注意: structure体声明以分号结尾, 这 is a common error点.

2. structure体variable 定义 and 初始化

2.1 structure体variable 定义

定义structure体variable 方式 has 两种:

2.1.1 in 声明structure体 after 定义

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

// 定义structure体variable
struct Student stu1, stu2;

2.1.2 in 声明structure体 同时定义

// 声明structure体 同时定义variable
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
} stu1, stu2;

2.2 structure体variable 初始化

structure体variable可以 in 定义时for初始化, using花括号括起来 初始化list: 

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

// 初始化structure体variable
struct Student stu1 = {"张三", 18, 95.5};

// 部分初始化, 未初始化 成员会被自动设置 for 0
struct Student stu2 = {"李四", 19};

in C99及以 after 标准in, 还可以using指定初始化器来初始化structure体成员: 

// using指定初始化器
struct Student stu3 = {
    .name = "王五",
    .score = 92.0
};  // age会被自动设置 for 0

3. structure体成员 访问

3.1 using点运算符(.)访问成员

for 于普通 structure体variable, using点运算符(.)来访问其成员: 

#include <stdio.h>

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

int main() {
    // 初始化structure体variable
    struct Student stu = {"张三", 18, 95.5};
    
    // 访问structure体成员
    printf("姓名: %s\n", stu.name);
    printf("年龄: %d\n", stu.age);
    printf("成绩: %.1f\n", stu.score);
    
    // modifystructure体成员
    stu.age = 19;
    stu.score = 96.5;
    printf("\nmodify after :\n");
    printf("姓名: %s\n", stu.name);
    printf("年龄: %d\n", stu.age);
    printf("成绩: %.1f\n", stu.score);
    
    return 0;
}

run结果: 

姓名: 张三
年龄: 18
成绩: 95.5

modify after :
姓名: 张三
年龄: 19
成绩: 96.5

4. structure体array

4.1 structure体array 定义 and 初始化

structure体array is 由 many 个相同class型 structure体variable组成 array: 

#include <stdio.h>

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

int main() {
    // 定义 and 初始化structure体array
    struct Student students[] = {
        {"张三", 18, 95.5},
        {"李四", 19, 92.0},
        {"王五", 18, 88.5}
    };
    
    // 计算array long 度
    int len = sizeof(students) / sizeof(students[0]);
    
    // 遍历structure体array
    printf("学生information:\n");
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("学生%d: 姓名=%s, 年龄=%d, 成绩=%.1f\n", 
               i+1, students[i].name, students[i].age, students[i].score);
    }
    
    return 0;
}

run结果: 

学生information:
学生1: 姓名=张三, 年龄=18, 成绩=95.5
学生2: 姓名=李四, 年龄=19, 成绩=92.0
学生3: 姓名=王五, 年龄=18, 成绩=88.5

5. structure体指针

5.1 structure体指针 定义 and 初始化

structure体指针 is 指向structure体variable 指针, 它store is structure体variable memory地址: 

#include <stdio.h>

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

int main() {
    // 定义structure体variable
    struct Student stu = {"张三", 18, 95.5};
    
    // 定义structure体指针并初始化
    struct Student *p = &stu;
    
    return 0;
}

5.2 using箭头运算符(->)访问成员

for 于structure体指针, using箭头运算符(->)来访问其指向 structure体variable 成员: 

#include <stdio.h>

// 声明structure体
struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

int main() {
    // 定义structure体variable
    struct Student stu = {"张三", 18, 95.5};
    
    // 定义structure体指针并初始化
    struct Student *p = &stu;
    
    // using箭头运算符访问成员
    printf("姓名: %s\n", p->name);
    printf("年龄: %d\n", p->age);
    printf("成绩: %.1f\n", p->score);
    
    // modify成员 值
    p->age = 19;
    p->score = 96.5;
    printf("\nmodify after :\n");
    printf("姓名: %s\n", p->name);
    printf("年龄: %d\n", p->age);
    printf("成绩: %.1f\n", p->score);
    
    return 0;
}

run结果: 

姓名: 张三
年龄: 18
成绩: 95.5

modify after :
姓名: 张三
年龄: 19
成绩: 96.5

6. 嵌套structure体

6.1 嵌套structure体 声明

structure体可以嵌套 in otherstructure体in, 形成嵌套structure体: 

// 声明表示日期 structure体
struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

// 声明package含Datestructure体 Studentstructure体
struct Student {
    char name[50];
    struct Date birthday;
    float score;
};

6.2 嵌套structure体 初始化 and 访问

#include <stdio.h>

// 声明表示日期 structure体
struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

// 声明package含Datestructure体 Studentstructure体
struct Student {
    char name[50];
    struct Date birthday;
    float score;
};

int main() {
    // 初始化嵌套structure体
    struct Student stu = {
        "张三",
        {2000, 1, 1},
        95.5
    };
    
    // 访问嵌套structure体 成员
    printf("姓名: %s\n", stu.name);
    printf("生日: %d年%d月%d日\n", 
           stu.birthday.year, stu.birthday.month, stu.birthday.day);
    printf("成绩: %.1f\n", stu.score);
    
    // usingstructure体指针访问
    struct Student *p = &stu;
    printf("\nusing指针访问:\n");
    printf("姓名: %s\n", p->name);
    printf("生日: %d年%d月%d日\n", 
           p->birthday.year, p->birthday.month, p->birthday.day);
    printf("成绩: %.1f\n", p->score);
    
    return 0;
}

run结果: 

姓名: 张三
生日: 2000年1月1日
成绩: 95.5

using指针访问:
姓名: 张三
生日: 2000年1月1日
成绩: 95.5

7. 联合体

7.1 联合体 concepts

联合体 (Union) is a特殊 user定义dataclass型, 它 and structure体class似, 但 has 一个 important 区别: 联合体 in 所 has 成员共享同一块memory空间. 这意味着联合体 big small etc.于其最 big 成员 big small , 而不 is 所 has 成员 big small 总 and .

联合体 主要用途including:

  • 节省memory空间
  • implementation不同class型data 共享store
  • class型 punning (class型双关)

7.2 联合体 声明 and using

#include <stdio.h>

// 声明联合体
union Data {
    int i;
    float f;
    char c;
};

int main() {
    // 定义联合体variable
    union Data data;
    
    // 查看联合体  big  small 
    printf("联合体  big  small : %d字节\n", sizeof(data));
    
    // using整数成员
    data.i = 100;
    printf("data.i = %d\n", data.i);
    
    // using浮点数成员 (会覆盖之 before  值) 
    data.f = 3.14;
    printf("data.f = %.2f\n", data.f);
    printf("data.i = %d (覆盖 after  值)\n", data.i);
    
    // using字符成员 (会覆盖之 before  值) 
    data.c = 'A';
    printf("data.c = %c\n", data.c);
    printf("data.f = %.2f (覆盖 after  值)\n", data.f);
    
    return 0;
}

run结果: 

联合体  big  small : 4字节
data.i = 100
data.f = 3.14
data.i = 1078523331 (覆盖 after  值)
data.c = A
data.f = 3.14 (覆盖 after  值)

8. 枚举class型

8.1 枚举class型 声明

枚举 (Enumeration) is auser定义 dataclass型, 它允许定义一组命名 整数常量. 枚举class型 声明语法such as under : 

enum 枚举名 {
    常量1,
    常量2,
    // 更 many 常量...
};

// example: 声明一个表示星期 枚举class型
enum Weekday {
    MONDAY,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

默认circumstances under , 枚举常量 值 from 0开始, 依次递增. 也可以显式指定枚举常量 值: 

// 显式指定枚举常量 值
enum Weekday {
    MONDAY = 1,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

8.2 枚举class型 using

#include <stdio.h>

// 声明枚举class型
enum Weekday {
    MONDAY = 1,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
};

int main() {
    // 定义枚举variable
    enum Weekday day;
    
    // 赋值
    day = WEDNESDAY;
    printf("今天 is 星期%d\n", day);
    
    // using枚举常量
    printf("星期一: %d\n", MONDAY);
    printf("星期二: %d\n", TUESDAY);
    printf("星期三: %d\n", WEDNESDAY);
    
    return 0;
}

run结果: 

今天 is 星期3
星期一: 1
星期二: 2
星期三: 3

9. typedef 关键字

9.1 typedef 作用

typedef关键字用于 for 已 has dataclass型creation别名, 使code更简洁, 更易读. 它常用于 for structure体, 联合体 and 枚举class型creation简 short 别名.

9.2 typedef using

//  for structure体creation别名
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    float score;
} Student;

// 现 in 可以直接usingStudent而不 is struct Student
Student stu1, stu2;

//  for 联合体creation别名
typedef union {
    int i;
    float f;
    char c;
} Data;

//  for 枚举class型creation别名
typedef enum {
    MONDAY = 1,
    TUESDAY,
    WEDNESDAY,
    THURSDAY,
    FRIDAY,
    SATURDAY,
    SUNDAY
} Weekday;

实践case: 学生informationmanagementsystem

writing一个C程序, usingstructure体 and structure体arrayimplementation一个 simple 学生informationmanagementsystem, including添加学生information, 显示学生information and find学生informationfunctions.

requirementsanalysis

  • store many 个学生 information (姓名, 年龄, 成绩)
  • 添加学生information
  • 显示所 has 学生information
  • 根据姓名find学生information

referencecode

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 声明学生structure体
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    float score;
} Student;

// function声明
void addStudent(Student students[], int *count);
void displayStudents(Student students[], int count);
void searchStudent(Student students[], int count);

int main() {
    Student students[50];  // 最 many store50个学生
    int count = 0;         // 当 before 学生数量
    int choice;
    
    do {
        printf("\n学生informationmanagementsystem\n");
        printf("1. 添加学生information\n");
        printf("2. 显示所 has 学生information\n");
        printf("3. find学生information\n");
        printf("4. 退出\n");
        printf("请选择operation: ");
        scanf("%d", &choice);
        
        switch (choice) {
            case 1:
                addStudent(students, &count);
                break;
            case 2:
                displayStudents(students, count);
                break;
            case 3:
                searchStudent(students, count);
                break;
            case 4:
                printf("退出system\n");
                break;
            default:
                printf("无效选择, 请重 new 输入\n");
        }
    } while (choice != 4);
    
    return 0;
}

// 添加学生information
void addStudent(Student students[], int *count) {
    if (*count >= 50) {
        printf("学生数量已达 on 限\n");
        return;
    }
    
    printf("请输入学生information:\n");
    printf("姓名: ");
    scanf("%s", students[*count].name);
    printf("年龄: ");
    scanf("%d", &students[*count].age);
    printf("成绩: ");
    scanf("%f", &students[*count].score);
    
    (*count)++;
    printf("添加成功\n");
}

// 显示所 has 学生information
void displayStudents(Student students[], int count) {
    if (count == 0) {
        printf("暂无学生information\n");
        return;
    }
    
    printf("所 has 学生information:\n");
    printf("--------------------------------------------------\n");
    printf("姓名\t\t年龄\t成绩\n");
    printf("--------------------------------------------------\n");
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        printf("%s\t\t%d\t%.1f\n", 
               students[i].name, students[i].age, students[i].score);
    }
    printf("--------------------------------------------------\n");
}

// 根据姓名find学生information
void searchStudent(Student students[], int count) {
    if (count == 0) {
        printf("暂无学生information\n");
        return;
    }
    
    char name[50];
    printf("请输入要find 学生姓名: ");
    scanf("%s", name);
    
    int found = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (strcmp(students[i].name, name) == 0) {
            printf("找 to 学生information:\n");
            printf("姓名: %s\n", students[i].name);
            printf("年龄: %d\n", students[i].age);
            printf("成绩: %.1f\n", students[i].score);
            found = 1;
            break;
        }
    }
    
    if (!found) {
        printf("未找 to 该学生information\n");
    }
}

run结果

学生informationmanagementsystem
1. 添加学生information
2. 显示所 has 学生information
3. find学生information
4. 退出
请选择operation: 1
请输入学生information:
姓名: 张三
年龄: 18
成绩: 95.5
添加成功

学生informationmanagementsystem
1. 添加学生information
2. 显示所 has 学生information
3. find学生information
4. 退出
请选择operation: 1
请输入学生information:
姓名: 李四
年龄: 19
成绩: 92.0
添加成功

学生informationmanagementsystem
1. 添加学生information
2. 显示所 has 学生information
3. find学生information
4. 退出
请选择operation: 2
所 has 学生information:
--------------------------------------------------
姓名		年龄	成绩
--------------------------------------------------
张三		18	95.5
李四		19	92.0
--------------------------------------------------

学生informationmanagementsystem
1. 添加学生information
2. 显示所 has 学生information
3. find学生information
4. 退出
请选择operation: 3
请输入要find 学生姓名: 张三
找 to 学生information:
姓名: 张三
年龄: 18
成绩: 95.5

学生informationmanagementsystem
1. 添加学生information
2. 显示所 has 学生information
3. find学生information
4. 退出
请选择operation: 4
退出system

互动练习

练习1: writing一个C程序, usingstructure体表示一个矩形, package含 long 度 and 宽度成员, 然 after writingfunction计算矩形 面积 and 周 long .

提示: 定义一个Rectanglestructure体, package含length and width成员, 然 after 定义calculateArea and calculatePerimeterfunction.

练习2: writing一个C程序, usingstructure体 and structure体指针implementation一个链表 basicoperation, including添加node and 显示链表.

提示: 定义一个Nodestructure体, package含data成员 and 指向 under 一个node 指针next, 然 after implementationaddNode and displayListfunction.

练习3: writing一个C程序, using枚举class型表示颜色, 然 after writingfunction根据枚举值输出 for 应 颜色名称.

提示: 定义一个Color枚举, package含RED, GREEN, BLUEetc.常量, 然 after implementationgetColorNamefunction.

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