C语言基础⑩——构造类型（结构体）

一、数据类型分类

1、基本类型

• 整数型

1. 短整型：short（2个字节）；
2. 整型（默认）：int（4个字节）；
3. 长整型：long（8个字节）；
4. 长长整型：long long；

• 浮点型

1. 单精度：float（4个字节）；
2. 双精度：double（8个字节）；

• 字符型：char（1个字节）

2、指针类型

• 数据类型*：int* ,char* ,float*等；
• void*：任意数据类型的指针

3、空类型

• void：没有返回值或没有形参（不能定义变量）（定义变量的目的是存储数据）

4、自定义类型/构造类型

• 结构体类型：struct；
• 共用体类型（联合体）：union；
• 枚举类型：enum；

注意：整数型和字符型分有符号signed和无符号unsigned,默认是有符号，有符号可以省略关键字signed。

二、结构体数组

• 定义：自定义数据类型的一种，关键字 struct ，结构体类型的变量可以存储多个不同数据类型的数据。

• 定义格式：

  struct 结构体名
  {数据类型1 成员名称1；
  }

  注意：结构体中定义的变量，我们称之为成员变量。

• 格式说明：

1. 结构体名：合法的标识符，建议单词的首字母大写
2. 数据类型n：C语言支持的所有类型；
3. 成员名称：合法的标识符，就是变量的命名标准
4. 数据类型n 成员名称n：类似于定义变量，定义了结构体中的成员

• 注意：

1. 结构体在定义的时候，成员不能赋值；
2. 举例：

   struct Cat
   {int age = 5;//错误，结构体定义时，成员不能赋值double height;//正确
   }

1、常见的定义格式：

1. 方式1：常规定义（只定义类型）---推荐(定义的结构体只是模板，无实际数据)

   struct Student//常规定义，命名结构体
   {int num;//学号char name[20];//姓名char sex;//性别int age;//年龄char address[100];//家庭住址
   }

2. 方式2：定义匿名结构体（常用于作为其他结构体的成员使用）

struct Dog
{char *name;//姓名int age;//年龄struct//匿名结构体{int year;//年int month;//月int day;//日}birthday;//变量名
}；

注意：定义匿名结构体的同时必须定义结构体变量，否则编译报错，结构体可以作为另一个结构体的成员。

总结：

1. 结构体可以定义在局部位置，也可以定义在全局位置；
2. 全局位置的结构体名和局部位置的结构体名可以相同，就近原则（和普通变量的定义同理）。

• 结构体类型的使用：利用结构体类型定义变量，定义数组：结构体类型的使用与基本数据类型的使用类似。

2、结构体变量的定义：

• 三种形式定义结构体变量：

        结构体变量也称为结构体的实力。

        1.第一种

                ①先定义结构体；

                ②然后使用 struct 结构体名 变量名；

//先定义结构体（先定义结构体这个数据类型）
struct A
{int a;char b;
}//定义结构体变量
struct A x;
struct A y;

        2.第二种

        在定义结构体同时，定义结构体变量：

//定义结构体的同时定义结构体变量
struct A
{int a;char b;
}x;

        此时定义了一个结构体A，x是这个结构体类型的变量。

        3.第三种：不推荐

        在定义匿名结构体的同时，定义结构体变量：

struct
{int a;char b;
}x,y;

此时定义了一个没有名字的结构体（成为匿名结构体）；y,x是这个匿名结构体类型的变量；

• 匿名结构体：---弊大于利

1. 优点：少写一个结构体名称；
2. 缺点：只能使用一次：定义的结构体类型的同时就必须定义变量
3. 应用场景：

                ①当结构体的类型只需要使用一次，并且定义类型的同时定义变量；

                ②作为其他结构体的成员使用。

• 定义结构体的同时，定义结构体变量初始化

  struct Cat
  {int age;char color[20];
  }cat;

1. 结构体成员部分初始化时，大括号不能省略。
2. 如果赋值没有歧义，编译就会报错；
3. 如果赋值推导有歧义，编译就会报错；
4. 结构体的成员，没有默认值，是不确定的数。

举例：结构体变量的定义格式

 /*** 结构体变量的定义*/
#include <stdio.h>
// 先定义结构体，再定义结构体变量
void fun1()
{// 先定义结构体struct A{int a;char b;};// 再定义结构体变量struct A x;struct A y;
}
// 定义结构体的同时定义结构体变量
void fun2()
{struct A{int a;char b;} x,y;struct A z;
}
// 定义匿名结构体的同时定义结构体变量
void fun3()
{struct{int a;char b;} x,y;struct{int a;char b;} z;
}
int main()
{fun1();fun2();fun3();return 0;
}

3、结构体变量的使用

• 结构体变量访问结构体成员

1. 格式

   结构体变量名.成员名；

   可以通过访问给成员赋值（存数据）；可以通过访问获取成员的值（取数据）

2. 结构体变量未初始化，结构体的成员值随机（不确定）

• 结构体变量在定义时，可以初始化

1. 建议用大括号标明数据的范围；
2. 结构体这个成员初始化时，可以部分初始化，部分初始化时一定要带大括号标明数据的范围

• 举例：结构体变量的初始化

   /*** 结构体变量的初始化*/
  #include <stdio.h>
  /* 全局的结构体（数据类型） */
  struct Dog
  {char *name;// 姓名int age;// 年龄char sex;// M:公，W:母
  };
  /* 先定义，再初始化 */
  void fun1()
  {// 定义一个结构体// struct Dog// {//   char *name;// 姓名//   int age;// 年龄//   char sex;// M:公，W:母// };// 定义结构体变量struct Dog dog;// 给结构体变量的成员赋值dog.name = "旺财";dog.age = 5;// 访问结构体变量的成员printf("%s,%d,%c\n",dog.name,dog.age,dog.sex);
  }
  /* 定义的同时初始化 */
  void fun2()
  {// 定义结构体变量并初始化struct Dog dog = {"招财",23,'M'};// 修改成员的值dog.name = "进宝";// 访问结构体变量的成员printf("%s,%d,%c\n",dog.name,dog.age,dog.sex);}
  int main()
  {fun1();fun2();return 0;
  }
  

  

4、结构体数组的定义

• 什么时候需要结构体数组？

        比如：我们需要管理一个学生对象，只需要定义一个 struct Student{...}；

        假如：我们需要管理多个学生对象，此时就需要一个结构体的数组 struct Student students[64]；

• 三种形式定义结构体数组

1. 第一种：先定义结构体类型，然后定义结构体变量，再将变量存储在结构体数组中

   //定义一个学生类型的结构体
   struct Student
   {char *name;int age;float scores[3];//三门课程的成绩
   }//定义结构体对象
   struct Student zhangsan = {"张三"，23，{67.5，43.0，90.0}}；
   struct Student lisi = {"李四",21,{22.4,65.7,98.0}};//定义结构化数组
   struct Student students[3] = {zhangsan,lisi};

2. 第二种：定义结构体类型，然后定义结构体数组并初始化

    // 定义一个学生类型的结构体
   struct Student
   {int id;char *name;int age;float scores[3];// 三门课程的成绩
   };
   // 定义结构体数组并初始化
   struct Student students[3] = {{1,"张三",23,{67.5,89.0,90.0}},// 注意：这里赋值的顺序需要跟成员在结构体中的顺序一致{2,"李四",21,{77.0,80.0,85.0}}
   };
   

3. 第三种：定义结构体类型同时定义结构体数组并初始化

    // 定义一个学生类型的结构体
   struct Student
   {int id;char *name;int age;float scores[3];// 三门课程的成绩
   } students[3] = {{1,"张三",23,{67.5,89.0,90.0}},// 注意：这里赋值的顺序需要跟成员在结构体中的顺序一致{2,"李四",21,{77.0,80.0,85.0}}
   };
   

4. 第四种：定义结构体类型同时定义结构体数组，然后通过索引给结构体成员赋值

    // 定义一个学生类型的结构体
   struct Student
   {int id;char *name;int age;float scores[3];// 三门课程的成绩
   } sts[3];
   sts[0].id = 1;
   sts[0].name = "张三";
   sts[0].age = 12;
   sts[0].scores[0] = 98;
   

小贴士：

结构体数组名访问结构体成员：

格式：结构体数组名 --> 成员名；

举例：结构体数组案例_对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，每次输入一个得票的候选人的名字，要求最后输出个人得票结果。

 /**
* 结构体数组案例
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>/**
* 定义一个候选人结构体（对象）
*/
struct Person
{char name[20];int count;
};//定义候选人数组，并初始化
struct Person persons[3] =
{{"张月",0},{"李湘",0},{"左碧滢",0}
};void main()
{int i,j;char leader_name[20];//用来接受待投票的候选人姓名//使用一个循环，完成十次投票for(i = 0;i <= 10;i++){printf("请输入您要投票的候选人姓名：\n");scanf("%s",leader_name);//给被投票的候选人+1票for(j = 0;j < 3;j++){//如何判断两个字符串相等if(strcmp(leader_name,persons[j].name) == 0){persons[j].count++;}}}printf("\n投票结果：\n");for(i = 0;i < 3;i++){printf("\n%5s: %d\n",persons[i].name,persons[i].count);}
}

5、结构体指针（即变量指针，非真的结构体指针）

• 定义：结构体类型的指针变量指向结构体变量或者数组的起始地址。

• 语法：struct结构体名  *指针变量列表；

• 举例：

  struct Dog
  {char name[20];int age;
  };struct Dog dog;
  struct Dog *p = &dog;

• 结构体成员访问

1. 结构体数组名访问结构体成员        1）格式：结构体数组名 -> 成员名；
2. 结构体成员访问符        1） . ：左侧是结构体变量（结构体对象/实例），也可以叫做结构体对象访问成员符；左侧是结构体成员；        2） -> ：左侧是一个指针，也可以叫结构体指针访问成员符；右侧是结构体成员。

• 访问结构体成员有两种类型，三种方式：

1. 类型1：通过结构体对象访问成员

    struct Stu
   {int id;char name[20];
   } stu;
   // 访问成员
   stu.name;

2. 类型2：通过结构体指针访问成员        1）指针引用访问成员；

    struct Stu
   {int id;char name[20];
   } stu;
   struct Stu *p = &stu;
   // 指针引用访问成员
   p -> name;
   

   2）指针解引用间接访问成员；

    struct Stu
   {int id;char name[20];
   } stu;
   struct Stu *p = &stu;
   // 指针解引用间接访问成员
   (*p).name;
   

• 结构体数组中元素的访问

   struct Stu
  {int id;char name[20];float scores[3];
  } stus[3] = {{1,"张三",{86,88,56}},{2,"李四",{75,66,78}},{3,"王五",{70,99,90}}
  };
  // 取数据 --- 下标法
  printf("%s,%2f\n",stus[1].name,stus[1].scores[2]);// 李四，78
  // 结构体成员引用符号：-> 指针法
  printf("%s,%2f\n",stus -> name,stus -> scores[2]);// 张三，56
  printf("%s,%2f\n",（stus + 1）-> name,（stus + 1）-> scores[2]);// 李四，78
  printf("%s,%2f\n",(*(stus + 1)).name,(*(stus + 1)).scores[2]);// 李四，78
  

• 小贴士：

结构体是自定义数据类型，它是数据类型，用法类似于基本类型的int；

结构体数组它是存放结构体对象的数组，类似于int数组存放int数据；

基本类型数组怎么用，结构体数组就怎么用--->可以遍历，可以作为形式参数，也 可以做指针等；

举例：结构体类型的使用

#include <stdio.h>
// 定义结构体
struct Cat
{char *name;// 姓名int age;// 年龄char color[20];// 颜色
}
// 1.结构体类型作为形式参数
void test1(struct Cat c);
// 2.结构体类型作为形式参数，结构体类型作为返回值类型
struct Cat test2(struct Cat c);
// 3.结构体数组作为形式参数
void test3(struct Cat cats[],int len);
// 4.结构体数组作为形式参数，结构体指针作为返回值数据类型
struct Cat *test4(struct Cat cats[],int len);int main()
{// 定义结构体对象struct Cat cat = {"小黑",8,"baise"};// 结构体对象作为实际参数test1(cat);// 定义结构体类型对象struct Cat cat1 = {"小白",8,"heise"};// 调用函数并接收返回值struct Cat c1 = test2(cat1);// 通过返回值访问结构体对象的成员printf("%s==%d==%s\n",c1.name,c1.age,c1.color);// 定义结构体数组struct Cat cats[3] = {{"汤姆",16,"蓝色"},{"杰瑞",18,"褐色"},{"唐老鸭",19,"白色"}};// 结构体数组名作为实际参数test3(cats,3);// 定义结构体数组并初始化struct Cat cats1[3] = {{"汤姆",16,"蓝色"},{"杰瑞",18,"褐色"},{"唐老鸭",19,"白色"}};// 调用函数struct Cat *p = test4(cats1,3);struct Cat *w;// 通过指针运算遍历数组for(w = p; w < p + 3; w ++){// p[i][j] = *(p[i]+j) = *(*(p+i)+j) 三者等价// 通过结构体指针访问符访问结构体的成员printf("%s----%d----%s\n",w -> name,w -> age,w -> color);}    }

6、结构体类型求大小（字节对齐）

规则：字节对齐（数据在内存中存储在其类型大小的整数倍上）

1、首先保证结构体中的成员存储在自身的对齐边界（类型大小的整数倍）；

2、在满足1的条件下，最终大小要满足最大成员所占存储单元的整数倍。

举例：求结构体数据类型大小

 /**
* 求结构体数据类型的大小
*/
#include <stdio.h>//定义测试结构体
struct test1
{char a;// 1int b;// 4short c；// 2
};int main()
{//创建结构体变量struct test1 tt1;//计算大小printf("%lu\n",sizeof(tt1));//%lu --> 无符号的long类型
}

/**
* 求结构体数据类型的大小
*/
#include <stdio.h>//定义测试结构体
struct test1
{char a;// 1int b;// 4
};struct test1_1
{char a;// 1int b;// 4
}__attribute__((packed));//取消字节对齐，取消之后，结构体数据类型大小就等于其所>有成员的数据类型之和struct test1_2
{char a __attribute__((aligned(2)));// 2 设置对齐的字节数，字节数必须是2的n次
幂int b;// 4
};struct test2
{char a;// 1short c;// 2int b;// 4//short c;// 2
};struct test3
{int num;// 4char name[10];// 10char sex;// 1int age;// 4double score;// 8
};struct test4
{int num;// 4short name[5];// 10char sex;// 1int age;// 4int scores[2];// 8
};int main()
{//创建结构体变量struct test1 tt1;struct test1_1 tt1_1;struct test1_2 tt1_2;struct test2 tt2;struct test3 tt3;struct test4 tt4;//计算大小printf("%lu\n",sizeof(tt1));//%lu --> 无符号的long类型printf("%lu\n",sizeof(tt1_1));printf("%lu\n",sizeof(tt1_2));printf("%lu\n",sizeof(tt2));printf("%lu\n",sizeof(tt3));printf("%lu\n",sizeof(tt4));
}

• 快速计算结构体大小：

https://blog.csdn.net/weixin_72357342/article/details/131135555 https://blog.csdn.net/x2528238270/article/details/120798606

三、共用体/联合体类型

• 定义： 使几个不同的变量占用同一段内存的结构。共用体按定义中需要存储空间最大的成员来分配存储单 元，其他成员也是用该空间，他们的首地址是相同。
• 定义格式：

  union 共用体名称
  {数据类型 变量名;数据类型 变量名;...
  };

• 共用体的定义和结构体类型相似：

1. 可以有名字，也可以匿名；
2. 共用体在定义时也可以定义共用体变量；
3. 共用体在定义时也可以初始化成员；
4. 共用体也可以作为形参和返回值类型使用；
5. 共用体也可以定义共用体数组...

也就是说，结构体的语法，共用体都支持。

• 注意：

1. 共用体弊大于利，尽量少用；
2. 共用体变量在某一时刻只能存一个数据，并且也只能取出一个数；
3. 公用题和结构体都是自定义数据类型，用法类似于基本数据类型

        1）共用体可以是共用体的成员，也可以是结构体的成员；

        2）结构体可以是共用体的成员，也可以是共用体的成员。

举例：共用体

/*** 共用体*/
#include <stdio.h>// 定义共用体
union S
{char a;float b;int c;
};
// 共用体作为共用体的成员
union F
{char a;union S s;
};
// 共用体作为结构体的成员
struct G
{int a;union S s;
};
// 定义一个结构体
struct H
{int a;char b;
};
// 结构体作为结构体成员
struct I
{int a;int b;struct H h;
};
// 共用体作为结构体成员
struct J
{int a;char b;union S s;
};void test1()
{// 定义共用体类型union Stu{int num;char sex;double score;};// 定义匿名共用体：匿名共用体一般作为结构体成员或者其他共用体成员union{int a;char c;} c;printf("%lu,%lu\n",sizeof(union Stu),sizeof(c));
}
void test2()
{union C{int a;char b;};// 定义变量union C c; // 存数据c.a = 10;c.b = 'A';printf("%d---%d\n",c.a,c.b);// 取数据c.a += 5;printf("%d---%d\n",c.a,c.b);// 取数据union E{char *f;long a;int b;} e = {"hello world!"};printf("%s,%p---%ld,%p---%d\n",e.f,&(e.f),e.a,&(e.a),e.b);
}
int main()
{test1();test2();
}

四、枚举类型

• 定义：

我们一般情况下，定义常量使用宏定义（#define 宏名称 值），宏定义非常适合没有关联关系的常 量；但是有时候我们可能需要对一组拥有关联关系的量进行定义，比如 周一~周日 、 1月~12月 等， 那么使用宏定义，就不是很清晰在，这个时候就需要使用到枚举。

枚举的存在就是将多个拥有关联关系的常量组合到一起，提高代码的可读性。

• 说明：

枚举类型定义了一组常量，我们在开发中直接使用这些常量。（常用）

当然枚举类型也可以类似于结构体一样定义变量等操作。（不常用）

枚举常量有默认值，从0开始依次加1；我们可以在定义时指定它的值，如果个别没有赋值，可以根 据赋值依次加1推导。

• 特点：

定义了一组常量，类似于定义了多个自定义常量（宏定义）

提供了代码的可读性（避免了魔术数字）

• 定义语法：

定义枚举类型名以后就可以定义该枚举类型的变量

enum  枚举类型名  变量表；

在定义枚举类型的同时定义该枚举类型的变量

enum  枚举类型名{ 枚举元素列表 }变量表；

直接定义枚举类型变量

enum { 枚举元素列表 }变量表；

举例：枚举类型

/*** 枚举类型*/
#include <stdio.h>
// 常量-宏定义
// 常量的命名：大写英文字母+下滑下，举例：MAX_VALUE
#define PI 3.1415926
void test1()
{// 定义枚举类型enum Week{SUN=10,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT};printf("%d,%d,%d\n",SUN,WED,SAT);// 定义枚举类型的变量（先定义变量，后赋值）enum Week w;// 初始化w = MON;printf("%d\n",w);// 定义枚举类型的变量同时赋值（定义变量的同时赋值）enum Week w1 = THU;printf("%d\n",w1);enum H{A,B,C  } x,y;x = B;y = C;printf("x=%d,y=%d\n",x,y);// 1,2
}
void test2()
{// 定义枚举enum CaiQuan{SHI_TOU,JIAN_DAO,BU};printf("请输入0～2之间的整数：\n[0-石头，1-剪刀，2-布]\n");int number;scanf("%d",&number);switch(number) // switch和enum是天生的搭档{case SHI_TOU:printf("石头\n");break;case JIAN_DAO:printf("剪刀\n");break;case BU:printf("布\n");break;}
}
int main()
{test1();test2();
}

五、typedef（类型重命名）

• 说明：给类型重命名，不会影响到类型本身
• 作用：给已有的类型起别名
• 格式：

  typedef 已有类型名 新别名；

• 使用：

  //定义结构体
  struct Student
  {int a;char *name;char sex;int age;
  };//类型重命名
  typedef struct Student Stu;//定义变量
  struct Stu stu = {1,"张甜"，'M',23};//定义结构体的同时重命名
  typedef struct PersonInfo
  {int a;double b;
  }Per;//定义变量
  struct Per per = {2,5};

• 应用场景

1. 数据类型复杂（结构体，共用体，枚举，结构体指针）时使用
2. 为了跨平台兼容性，例如：1）size_t ：类型重命名后的数据类型， typedef unsigned long size_t;    2）unit_16 ：类型重命名后数据类型

举例：类型重命名

//类型重命名
#include <stdio.h>
struct Student
{int age;char* name;double score;int arr[3];
};
typedef struct Student   Stu_t;
typedef Stu_t* pStu_t;
void test1()
{Stu_t s1 = {23, "zhangsan", 23.33, {11, 22, 33}};printf("%d, %s, %f, %d\n", s1.age, s1.name, s1.score, s1.arr[0]);//Stu_t *p = &s1;Stu_t*  p;p = &s1;pStu_t p2;p2 = p;printf("%d, %s, %f, %d\n", p2->age, p2->name, p2->score, p2->arr[0]);}
int main()
{test1();return 0;
}

六、作业

1. 设计一个结构体,存放一个学员信息并显示，存放两个学员信息，算他们的平均分。

 代码：

 /**
* 设计一个结构体,存放一个学员信息并显示，存放两个学员信息，算他们的平均分
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>//全局的结构体（数据类型）
struct Student
{char name[20];//姓名int age;//年龄char sex;//性别  M：男  W：女float score;//分数
}stu;//先定义再初始化
void one_stu()
{
//    typedef Student stu;printf("\n请输入学员信息：姓名，年龄，性别（M：男;W：女）\n");printf("请输入学员姓名：\n");scanf("%s",stu.name);printf("请输入学员%s的年龄,性别：\n",stu.name);scanf("%d,%c",&stu.age,&stu.sex);printf("姓名：%s,年龄：%d,性别：%c\n",stu.name,stu.age,stu.sex);
}void multi_stu()
{int i = 0,n;float sum = 0.0;printf("请选择要输入几名学员的信息___：%d\n",n);scanf("%d",&n);//    Student stu[n];//    for(i = 0;i < n;i++)do{printf("\n请输入学员信息：姓名，年龄，性别（M：男;W：女）,成绩：\n");printf("请输入学员姓名：\n");scanf("%s",stu.name);printf("请输入学员%s的年龄,性别,分数：\n",stu.name);scanf("%d,%c,%f",&stu.age,&stu.sex,&stu.score);printf("姓名：%s,年龄：%d,性别：%c,分数：%.2f\n",stu.name,stu.age,stu.sex,stu.score);i++;//    sum += stu[i].score;
//    float aver = sum / (n-1);//    return aver;}while(i <= (n-1));int main()
{
//    stu s[2];int l,n;printf("请选择输入几个学员的信息(一个(0)，多个(1))___：%d\n",l);scanf("%d",&l);switch(l){case 0:one_stu();break;case 1:
//            stu s[2];
//        default:multi_stu();
//            float aver = calcuAver(s,count);
//            printf("平均分为：%.2f\n",aver);break;default:printf("程序错误！\n");}
//    one_stu();
//    multi_stu();return 0;
}

运行效果：

2. 设计一个描述商品的结构体，存放一个商品信息，并显示。

 代码：

 /**
* 设计一个描述商品的结构体，存放一个商品信息，并显示
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>struct Information
{char name[20];//名称int number;//数量double price;//价格
}info;void entering()
{printf("请输入商品信息：___\n");printf("请输入商品名称：\n");scanf("%s",info.name);printf("请输入商品数量：\n");scanf("%d",&info.number);printf("请输入商品价格：\n");scanf("%lf",&info.price);printf("您已录入商品%s的数量%d价格%5.2lf\n",info.name,info.number,info.price);
}int main()
{entering();return 0;
}

运行效果：

3. 作业2的基础之上完成以下功能：

（1）存储多个商品的信息，后显示

（2）查询价格最高的商品的信息

（3）用静态分配(结构体变量)和动态分配分别实现。

 代码：

运行效果：

4. 开发一个简易的成绩管理系统： 存储多个学员信息并处理 要求如下：

（1）申请多个空间，存入学员信息

（2）求分数最高学员姓名

（3）求总分和平均分

（4）统计查询 查询平均分以上学员的姓名

（5）按照成绩排序

 代码：

运行效果：

5. 确认电脑的主机字节序。大端（高字节的数据存放在低地址上，低字节的数据存放在高地址上）， 小端（高字节的数据存放在高地址上，低字节的数据存放在低地址上）

代码：

运行效果：

f图像 小部件