为将不同数据类型、但相互关联的一组数据，组合成一个有机整体使用，C语言提供一种称为“结构”的数据结构。
10.1
结构类型与结构变量的定义
10.2
结构变量的引用与初始化
10.3
结构数组
10.4
指向结构类型数据的指针
10.5
链表处理──结构指针的应用
10.6
共用型和枚举型
10.7
定义已有类型的别名
10.1
结构类型与结构变量的定义
C语言中的结构类型，相当于其它高级语言中的“记录”类型。
10.1.1
结构类型定义
struct
结构类型名
/* struct是结构类型关键字*/
{数据类型
数据项1;
数据类型
数据项2;
……
……
数据类型
数据项ｎ;
};
/* 此行分号不能少！*/
[案例10.1] 定义一个反映学生基本情况的结构类型，用以存储学生的相关信息。
/*案例代码文件名：AL10_1.C。*/
/*功能：定义一个反映学生基本情况的结构类型*/
struct
date
/*日期结构类型：由年、月、日三项组成*/
{int year;
int month;
int day;
};
struct
std_info /*学生信息结构类型：由学号、姓名、性别和生日共4项组成*/
{char
no[7];
char
name[9];
char
sex[3];
struct date birthday;
};
struct
score
/*成绩结构类型：由学号和三门成绩共4项组成*/
{char
no[7];
int
score1;
int
score2;
int
score3;
};
（1）“结构类型名”和“数据项”的命名规则，与变量名相同。
（2）数据类型相同的数据项，既可逐个、逐行分别定义，也可合并成一行定义。
例如，本案例代码中的日期结构类型，也可改为如下形式：
struct
date
{int
year, month, day;
};
（3）结构类型中的数据项，既可以是基本数据类型，也允许是另一个已经定义的结构类型。
例如，本案例代码中的结构类型std_info，其数据项“birthday”就是一个已经定义的日期结构类型date。
（4）本书将１个数据项称为结构类型的１个成员（或分量）。
10.1.2
结构变量定义
用户自己定义的结构类型，与系统定义的标准类型（int、char等）一样，可用来定义结构变量的类型。
1.定义结构变量的方法，可概括为两种：
（1）间接定义法──先定义结构类型、再定义结构变量
例如，利用[案例10.1]中定义的学生信息结构类型std_info，定义了一个相应的结构变量student：
struct
std_info
student;
结构变量student：拥有结构类型的全部成员，其中birthday成员是一个日期结构类型，它又由3个成员构成。
注意：使用间接定义法定义结构变量时，必须同时指定结构类型名。
（2）直接定义法──在定义结构类型的同时，定义结构变量
例如，结构变量student的定义可以改为如下形式：
struct
std_info
{……
}student;
同时定义结构类型及其结构变量的一般格式如下：
struct
[结构类型名]
{ ……
} 结构变量表；
2.说明
（1）结构类型与结构变量是两个不同的概念，其区别如同int类型与int型变量的区别一样。
（2）结构类型中的成员名，可以与程序中的变量同名，它们代表不同的对象，互不干扰。
10.2
结构变量的引用与初始化
[案例10.2] 利用[案例10.1]中定义的结构类型struct
std_info，定义一个结构变量student，用于存储和显示一个学生的基本情况。
/*案例代码文件名：AL10_2.C*/
#include"struct.h"
/*定义并初始化一个外部结构变量student */
struct
std_info
student={"000102","张三","男",{1980,9,20}};
main()
{ printf("No: %s\n",student.no);
printf("Name: %s\n",student.name);
printf("Sex: %s\n",student.sex);
printf("Birthday: %d-%d-%d\n",student.birthday.year,
student.birthday.month, student.birthday.day);
}
程序运行结果：
No: 000102
Name: 张三
Sex: 男
Birthday:1980-9-20
1.结构变量的引用规则
对于结构变量，要通过成员运算符“.”，逐个访问其成员，且访问的格式为：
结构变量.成员
/*其中的“.”是成员运算符*/
例如，案例中的student.no，引用结构变量student中的no成员；student.name引用结构变量student中的name成员，等等。
如果某成员本身又是一个结构类型，则只能通过多级的分量运算，对最低一级的成员进行引用。
此时的引用格式扩展为：
结构变量.成员.子成员.….最低1级子成员
例如，引用结构变量student中的birthday成员的格式分别为：
student.birthday.year
student.birthday.month
student.birthday.day
（1）对最低一级成员，可像同类型的普通变量一样，进行相应的各种运算。
（2）既可引用结构变量成员的地址，也可引用结构变量的地址。
例如，&student.name ，&student 。
2.结构变量的初始化
结构变量初始化的格式，与一维数组相似：
结构变量={初值表}
不同的是：如果某成员本身又是结构类型，则该成员的初值为一个初值表。
例如，[案例10.2]中的student={"000102","张三", "男", {1980,9,20}}。
注意：初值的数据类型，应与结构变量中相应成员所要求的一致，否则会出错。
10.3
结构数组
结构数组的每一个元素，都是结构类型数据，均包含结构类型的所有成员。
[案例10.3] 利用[案例10.1]中定义的结构类型struct
std_info，定义一个结构数组student，用于存储和显示三个学生的基本情况。
/*案例代码文件名：AL10_3.C*/
#include"struct.h"
/*定义并初始化一个外部结构数组student[3] */
struct
std_info
student[3]={{“000102”,“张三”,“男”,{1980,9,20}},
{“000105”,“李四”,“男”,{1980,8,15}},
{“000112”,“王五”,“女”,{1980,3,10}}
};
/*主函数main()*/
main()
{ int i;
/*打印表头: "
"表示1个空格字符*/
printf("No.
Name
Sex Birthday\n");
/*输出三个学生的基本情况*/
for(i=0; i<3; i++)
{ printf("%-7s",student.no);
printf("%-9s",student.name);
printf("%-4s",student.sex);
printf("%d-%d-%d\n",student.birthday.year,
student.birthday.month,student.birthday.day);
}
}
[程序演示]
程序运行结果：
No.
Name
Sex
Birthday
000102
张三
男
1980-9-20
000105
李四
男
1980-8-15
000112
王五
女
1980-3-10
与结构变量的定义相似，结构数组的定义也分直接定义和间接定义两种方法，只需说明为数组即可。
与普通数组一样，结构数组也可在定义时进行初始化。初始化的格式为：
结构数组[n]＝{{初值表1}，{初值表2}，...，{初值表n}}
例如，本案例中的结构数组student[3]。
10.4
指向结构类型数据的指针
结构变量在内存中的起始地址称为结构变量的指针。
10.4.1
指向结构变量的指针
[案例10.4] 使用指向结构变量的指针来访问结构变量的各个成员。
/*案例代码文件名：AL10_4.C*/
#include“struct.h”
struct
std_info
student={“000102”,“张三”,“男”,{1980,9,20}};
main()
{struct
std_info
*p_std=&student;
printf("No: %s\n", p_std->no);
printf("Name: %s\n", p_std->name);
printf("Sex: %s\n", p_std->sex);
printf("Birthday: %d-%d-%d\n", p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,p_std->birthday.day);
}
[程序演示]
通过指向结构变量的指针来访问结构变量的成员，与直接使用结构变量的效果一样。一般地说，如果指针变量pointer已指向结构变量var，则以下三种形式等价：
（1）var.成员
（2）pointer->成员
（3）(*pointer).成员
/* “*pointer”外面的括号不能省！*/
注意：在格式（1）中，分量运算符左侧的运算对象，只能是结构变量，；而在格式（2）中，指向运算符左侧的运算对象，只能是指向结构变量（或结构数组）的指针变量，否则都出错。
思考题：如果要求从键盘上输入结构变量student的各成员数据，如何修改程序？
10.4.2
指向结构数组的指针
[案例10.5] 使用指向结构数组的指针来访问结构数组。
/*案例代码文件名：AL10_5.C*/
#include"struct.h"
/*定义并初始化一个外部结构数组student */
struct
std_info
student[3]={{"000102","张三","男",{1980,5,20}},
{"000105","李四","男",{1980,8,15}},
{“000112”,“王五”,“女”,{1980,3,10}} };
main()
{struct
std_info
*p_std=student;
int i=0;
/*打印表头*/
printf("No.
Name
Sex Birthday\n");
/*输出结构数组内容*/
for( ;
i<3;
i++, p_std++)
{printf("%-7s%-9s%-4s",
p_std->no,
p_std->name,
p_std->sex);
printf("%4d-%2d-%2d\n", p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,
p_std->birthday.day);
}
}
[程序演示]
如果指针变量p已指向某结构数组，则p+1指向结构数组的下一个元素，而不是当前元素的下一个成员。
另外，如果指针变量p已经指向一个结构变量（或结构数组），就不能再使之指向结构变量（或结构数组元素）的某一成员。
10.4.3
指向结构数据的指针作函数参数
[案例10.6] 用函数调用方式，改写[案例10.5]：编写一个专门的显示函数display()，通过主函数调用来实现显示。
/*案例代码文件名：AL10_6.C*/
#include"struct.h"
/*定义并初始化一个外部结构数组student */
struct
std_info
student[3]={{"000102","张三","男",{1980,5,20}},
{"000105","李四","男",{1980,8,15}},
{“000112”,“王五”,“女”,{1980,3,10}} };
/*主函数main()*/
main()
{void display();
/*函数说明*/
int i=0;
/*打印表头*/
printf("No.
Name
Sex Birthday\n");
/*打印内容*/
for( ;
i<3;
i++)
{ display( student + i );
printf("\n");
}
}
void
display(struct
std_info
*p_std)
{
printf("%-7s%-9s%-4s",
p_std->no,
p_std->name,
p_std->sex);
printf("%4d-%2d-%2d\n",
p_std->birthday.year,
p_std->birthday.month,
p_std->birthday.day);
}
[程序演示]
10.5
链表处理──结构指针的应用
10.5.1
概述
1．链表结构
链表作为一种常用的、能够实现动态存储分配的数据结构，在《数据结构》课程中有详细介绍。为方便没有学过数据结构的读者，本书从应用角度，对链表作一简单介绍。图10-1所示为单链表。
（1）头指针变量head──指向链表的首结点。
（2）每个结点由2个域组成：
1）数据域──存储结点本身的信息。
2）指针域──指向后继结点的指针。
（3）尾结点的指针域置为“NULL（空）”，作为链表结束的标志。
2．对链表的基本操作
对链表的基本操作有：创建、检索（查找）、插入、删除和修改等。
（1）创建链表是指，从无到有地建立起一个链表，即往空链表中依次插入若干结点，并保持结点之间的前驱和后继关系。
（2）检索操作是指，按给定的结点索引号或检索条件，查找某个结点。如果找到指定的结点，则称为检索成功；否则，称为检索失败。
（3）插入操作是指，在结点ki-1与ki之间插入一个新的结点k’，使线性表的长度增1，且ki-1与ki的逻辑关系发生如下变化：
插入前，ki-1是ki的前驱，ki是ki-1的后继；插入后，新插入的结点k’成为ki-1的后继、ki的前驱，如图10-2所示。
（4）删除操作是指，删除结点ki，使线性表的长度减1，且ki-1、ki和ki+1之间的逻辑关系发生如下变化：
删除前，ki是ki+1的前驱、ki-1的后继；删除后，ki-1成为ki+1的前驱，ki+1成为ki-1的后继，如图10-3所示。
3．Ｃ语言对链表结点的结构描述
在Ｃ语言中，用结构类型来描述结点结构。例如：
struct
grade
{char
no[7];
/*学号*/
int
score;
/*成绩*/
struct
grade
*next;
/*指针域*/
};
10.5.2
创建一个新链表
[案例10.7] 编写一个create()函数，按照规定的结点结构，创建一个单链表（链表中的结点个数不限）。
基本思路：
首先向系统申请一个结点的空间，然后输入结点数据域的（2个）数据项，并将指针域置为空（链尾标志），最后将新结点插入到链表尾。对于链表的第一个结点，还要设置头指针变量。
另外，案例代码中的3个指针变量head、new和tail的说明如下：
（1）head──头指针变量，指向链表的第一个结点，用作函数返回值。
（2）new──指向新申请的结点。
（3）tail──指向链表的尾结点，用tail->next=new，实现将新申请的结点，插入到链表尾，使之成为新的尾结点。
/*案例代码文件名：AL10_7.C*/
#define
NULL
0
#define
LEN
sizeof(struct grade)
/*定义结点长度*/
/*定义结点结构*/
struct
grade
{char
no[7];
/*学号*/
int
score;
/*成绩*/
struct
grade
*next;
/*指针域*/
};
/*create()函数: 创建一个具有头结点的单链表*/
/*形参：无*/
/*返回值：返回单链表的头指针*/
struct grade *create( void )
{struct grade *head=NULL, *new, *tail;
int count=0;
/*链表中的结点个数(初值为0)*/
for(
;
;
)
/*缺省3个表达式的for语句*/
{ new=(struct grade*)malloc(LEN); /*申请一个新结点的空间*/
/*1、输入结点数据域的各数据项*/
printf("Input the number of studentNo.%d(6 bytes): ", count+1);
scanf("%6s", new->no);
if(strcmp(new->no,"000000")==0)
/*如果学号为6个0，则退出*/
{ free(new);
/*释放最后申请的结点空间*/
break;
/*结束for语句*/
}
printf("Input the score of the studentNo.%d: ", count+1);
scanf("%d", &new->score);
count++;
/*结点个数加1*/
/*2、置新结点的指针域为空*/
new->next=NULL;
/*3、将新结点插入到链表尾，并设置新的尾指针*/
if(count==1)
head=new;
/*是第一个结点, 置头指针*/
else
tail->next=new;
/*非首结点, 将新结点插入到链表尾*/
tail=new;
/*设置新的尾结点*/
}
return(head);
}
[程序演示]
思考题：在设计存储学号数据的字符数组时，其元素个数应为学号长度+1。为什么？
10.5.3
对链表的插入操作
[案例10.8] 编写一个insert()函数，完成在单链表的第i个结点后插入1个新结点的操作。当i=0时，表示新结点插入到第一个结点之前，成为链表新的首结点。
基本思路：
通过单链表的头指针，首先找到链表的第一个结点；然后顺着结点的指针域找到第i个结点，最后将新结点插入到第i个结点之后。
/*案例代码文件名：AL10_8.C*/
/*函数功能：在单链表的第i个结点后插入1个新结点*/
/*函数参数：head为单链表的头指针，new指向要插入的新结点，i为结点索引号*/
/*函数返回值：单链表的头指针*/
struct grade *insert(struct grade *head,struct grade *new, int i)
{struct grade *pointer;
/*将新结点插入到链表中*/
if(head==NULL) head=new,new->next=NULL;
/*将新结点插入
到1个空链表中*/
else
/*非空链表*/
if(i==0) new->next=head,
head=new;
/*使新结点成为链表
新的首结点*/
else
/*其他位置*/
{
pointer=head;
/*查找单链表的第i个结点(pointer指向它)*/
for(;
pointer!=NULL && i>1;
pointer=pointer->next,
i--)
;
if(pointer==NULL)
/*越界错*/
printf("Out of therange, can’t insert new node!\n");
else
/*一般情况：pointer指向第i个结点 */
new->next=pointer->next, pointer->next=new;
}
return(head);
}
10.6
共用型和枚举型简介
10.6.1
共用型
1．概念
使几个不同的变量占用同一段内存空间的结构称为共用型。
2．共用类型的定义──与结构类型的定义类似
union
共用类型名
{成员列表;};
3．共用变量的定义──与结构变量的定义类似
（1）间接定义──先定义类型、再定义变量
例如，定义data共用类型变量un1,un2,un3的语句如下：
union
data
un1,un2,un3；
（2）直接定义──定义类型的同时定义变量
例如，union
[data]
{ int i;
char ch;
float f;
}
un1, un2, un3;
共用变量占用的内存空间，等于最长成员的长度，而不是各成员长度之和。
例如，共用变量un1、un2和un3，在16位操作系统中，占用的内存空间均为４字节（不是2+1+4=7字节）。
４．共用变量的引用──与结构变量一样，也只能逐个引用共用变量的成员
例如，访问共用变量un1各成员的格式为：un1.i、un1.ch、un1.f。
5．特点
（1）系统采用覆盖技术，实现共用变量各成员的内存共享，所以在某一时刻，存放的和起作用的是最后一次存入的成员值。
例如，执行un1.i=1,un1.ch='c', un1.f=3.14后，un1.f才是有效的成员。
（2）由于所有成员共享同一内存空间，故共用变量与其各成员的地址相同。
例如，＆un1＝＆un1.i＝＆un1.ch＝＆un1.f。
（3）不能对共用变量进行初始化（注意：结构变量可以）；也不能将共用变量作为函数参数，以及使函数返回一个共用数据，但可以使用指向共用变量的指针。
（4）共用类型可以出现在结构类型定义中，反之亦然。
10.6.2
枚举型
1．枚举类型的定义
enum
枚举类型名
{取值表}；
例如，enum
weekdays {Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat}；
２．枚举变量的定义──与结构变量类似
（1）间接定义
例如，enum
weekdays
workday;
（2）直接定义
例如，enum
[weekdays]
{Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat }workday;
３．说明
（1）枚举型仅适应于取值有限的数据。
例如，根据现行的历法规定，１周７天，１年１２个月。
（2）取值表中的值称为枚举元素，其含义由程序解释。
例如，不是因为写成“Sun”就自动代表“星期天”。事实上，枚举元素用什么表示都可以。
（3）枚举元素作为常量是有值的──定义时的顺序号（从０开始），所以枚举元素可以进行比较，比较规则是：序号大者为大！
例如，上例中的Sun=0、Mon=1、……、Sat=6，所以Mon>Sun、Sat最大。
（4）枚举元素的值也是可以人为改变的：在定义时由程序指定。
例如，如果enum weekdays {Sun=７, Mon＝１ ,Tue, Wed, Thu, Fri,Sat}；则Sun=７，Mon=１，从Tue=2开始，依次增１。
10.7
定义已有类型的别名
除可直接使用Ｃ提供的标准类型和自定义的类型（结构、共用、枚举）外，也可使用typedef定义已有类型的别名。该别名与标准类型名一样，可用来定义相应的变量。
定义已有类型别名的方法如下：
（1）按定义变量的方法，写出定义体；
（2）将变量名换成别名；
（3）在定义体最前面加上typedef。
[案例10.9]
给实型float定义1个别名REAL。
（1）按定义实型变量的方法，写出定义体：float
f;
（2）将变量名换成别名： float
REAL;
（3）在定义体最前面加上typedef：typedef
float REAL;
[案例10.10]
给如下所示的结构类型struct date定义1个别名DATE。
struct date
{ int year,
month, day;
};
（1）按定义结构变量的方法，写出定义体：struct date {……} d;
（2）将变量名换成别名：
struct date {……} DATE;
（3）在定义体最前面加上typedef：
typedef struct date {……} DATE;
说明：
（1）用typedef只是给已有类型增加１个别名，并不能创造１个新的类型。就如同人一样，除学名外，可以再取一个小名（或雅号），但并不能创造出另一个人来。
（2）typedef与#define有相似之处，但二者是不同的：前者是由编译器在编译时处理的；后者是由编译预处理器在编译预处理时处理的，而且只能作简单的字符串替换。 |
