【C语言】C语言期末突击/考研--结构体与C++引用

一、结构体--结构体对齐--结构体数组

1.1.结构体的定义、初始化、结构体数组

有时候需要将不同类型的数据组合为一一个整体，以便于引用。例如，一名学生有学号、姓
名、性别、年龄、地址等属性，如果针对学生的学号、姓名、年龄等都单独定义一个变量,那么在有多名学生时，变量就难以分清。为此，C语言提供结构体来管理不同类型的数据组合。
声明一个结构体类型的一般形式为：

struct 结构体名
{成员表列};

例如，

struct student
        {
                int num;char name[20];char sex;
                int age;float score;char addr[30];
        };

先声明结构体类型,再定义变量名。例如：

struct student student1, student2;

接下来看例1.1。

【例1.1】结构体的scanf读取和输出。

#include <stdio.h>
struct student{
    int num;
    char name[20];
    char sex;
    int age;
    float score;
    char addr[30];
}; //结构体类型声明，注意最后一定要加分号

int main() {
    struct student s = {1001, "mumu", 'M', 20, 85.4, "Shenzhen"}; //定义及初始化
    struct student sarr[3];
    int i;
    printf("%d %s %c %d %f %s \n", s.num, s.name, s.sex, s.age, s.score, s.addr);
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        scanf("%d%s %c%d%f%s", &sarr[i].num, sarr[i].name, &sarr[i].sex,
              &sarr[i].age, &sarr[i].score, sarr[i].addr);
    }
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d %s %c %d %f %s\n", sarr[i].num, sarr[i].name, sarr[i].sex,
               sarr[i].age, sarr[i].score, sarr[i].addr);
    }
    return 0;
}

结构体类型声明要放在main函数之前，这样main函数中才可以使用这个结构体，工作中往往把结构体声明放在头文件中。注意，结构体类型声明最后一定要加分号，否则会编译不通。另外，定义结构体变量时，使用struct student来定义，不能只有struct或student，否则也会编译不通，sarr 是结构体数组变量。结构体的初始化只能在一开始定义，如果struct students={1001,"lele",'M' ,20,85.4,"Shenzhen"}已经执行，即struct student s已经定义，就不能再执行s=1001,"lele'",'M',20,85.4,"Shenzhen"}.如果结构体变量已经定义，那么只能对它的每个成员单独赋值，如s.num=1003.

采用“结构体变量名.成员名”的形式来访问结构体成员，例如用s.num访问学号。在进行打印输出时，必须访问到成员，而且printf中的%类型要与各成员匹配。使用scanf读取标准输人时，也必须是各成员取地址，然后进行存储，不可以写成&s，即不可以直接对结构体变量取地址。整型数据(%d) 、浮点型数据(%f) 、字符串型数据(%S) 都会忽略空格，但是字符型数据(%c) 不会忽略空格，所以如果要读取字符型数据，那么就要在待读取的字符数据与其他数据之间加人空格。例1.1中代码的运行结果如图1.1所示，我们可以将运行结果保存到文本文档中。例如，每次运行程序时，在窗口中直接粘贴(通过ctrl v来粘贴)，进而方便多次测试。

1.2.结构体对齐

结构体本身的对齐规则有好几条，比较难记，而且对于考研初试完全没有必要，考研初试只需要记住一条，结构体的大小必须是其最大成员的整数倍!下面我们我们来通过例子来实战。
【例】结构体对齐

#include <stdio.h>

struct student_type1{
    double score;//double是一种浮点类型， 8个字节浮点分为float和double,记住有这两种即可
    short age;
};

struct student_type2{
        double score;
        int height;
        short age;
};

struct student_type3{
    int height;
    char sex;
    short age;
};
int main(){
    struct student_type1 s1;
    struct student_type2 s2;
    struct student_type3 s3;
    printf("s1 size=%d\n",sizeof(s1));
    printf("s2 size=%d\n",sizeof(s2));
    printf("s3 size=%d\n",sizeof(s3));
    return 0;
}

上面的例子运行效果如下：

二、结构体指针与typedef的使用

2.1.结构体指针

一个结构体变量的指针就是该变量所占据的内存段的起始地址。可以设置一个指针变量，用它指向一个结构体变量,此时该指针变量的值是结构体变量的起始地址。指针变量也可以用来指向结构体数组中的元素，从而能够通过结构体指针快速访问结构体内的每个成员。下面来看例1.1。
【例2.1】结构体指针的使用：

#include <stdio.h>
//结构体指针
struct student{
    int num;
    char name[20];
    char sex;
};
int main() {
    struct student s = {1001, "wangle", 'M'};
    struct student sarr[3] = {1001, "lilei", 'M', 1005, "zhangsan", 'M', 1007, "lili",'f'};
    struct student *p; //定义结构体指针
    int num;
    p=&s;
    printf("%d %s %c\n", p->num, p->name, p->sex);
    p=sarr;
    printf("%d %s %c\n", (*p).num, (*p).name, (*p).sex); //方式一获取成员
    printf("%d %s %c\n", p->num, p->name, p->sex); //方式 二获取成员
    printf("------------------------\n");
    p=p+1;
    printf("%d %s %c\n", p->num, p->name, p->sex);
    return 0;
    }

由例2.1可以看到，p就是一个结构体指针，可以对结构体s取地址并赋给p,这样借助成员选择操作符，就可以通过p访问结构体的每个成员，然后进行打印。我们知道数组名中存储的是数据的首地址，所以可以将sarr赋给p，这样就可以通过两种方式访问对应的成员。使用(*p).num访问成员为什么要加括号呢?原因是“.” 成员选择的优先级高于“*”(即取值)运算符，所以必须加括号，通过*p得到sarr[0],然后获取对应的成员。

2.2.typedef的使用

前面定义结构体变量时使用的语句是struct students，以这种方式来定义结构体变量有些麻烦，即每次都需要写struct student。那么有没有简单一些的定义方式呢?答案是肯定的，可以选择使用typedef声明新的类型名来代替已有的类型名，请看例2.1。
【例2.2】 typedef 的使用：

#include <stdio.h>
//结构体指针
typedef struct student{
    int num;
    char name[20];
    char sex;
}stu,*pstu;

typedef int INTEGER;

int main(){
    stu s={1001,"wangle",'M'};
    pstu p;
    INTEGER i=10;
    p=&s;
    printf("i=%d,p->num=%d\n",i,p->num);
    return 0;
}

使用stu定义结构体变量和使用structstudent定义结构体变量是等价的;使用INTEGER定义变量i和使用int定义变量i是等价的; pstu 等价于struct student*,所以p是结构体指针变量。

三、C++引用

3.1.C++的引用细则

对于C++，首先新建源文件时，名字需要叫main.cpp,以cpp后缀结尾，不能像我们之前那样叫main.c。使用C++的引用呢，原因是很多数据结构都采用了这个做法，下面我们来看一下引用的便捷性。

int a;
void modifynum(int &b)
{
b=b+1;
}
调用: modifynum(a)

int *p=NULL;
void modify_ pointer(int *&p)
{
p==q;
}
调用: modify_ pointer(p)

如上面两个例子所示，我们在修改函数外的某一变量时，使用了引用后，在子函数内的操作和函数外操作手法一致,这样编程效率较高，对于初学者理解也非常方便。那这种C++的写法，和C语言的代码又是如何对应的呢?下面我们来看一下代码对应关系。
【例3.1】在子函数内修改主函数的普通变量(是C++代码，新建项目要建为C++项目)

#include <stdio.h>

void modify_num(int &b)
{
    b = b + 1;
}
int main() {
    int a=10;
    modify_ num(a);
    printf("after modify_ .num a= =%d\n",a);
    return 0;
}

上面的代码如果改为纯C，代码如下:
【例3.2】在子函数内修改主函数的普通变量(纯C代码)

#include <stdio.h>
void modify_num(int *b) {
    *b = *b + 1;
}

int main() {
    int a = 10;
    modify_num(&a);
    printf("after modify_num a=%d\n", a);
    return 0;
}

【例3.3】子函数内修改主函数的一级指针变量(这是是重要的!)

#include <stdio.h>
void modify_pointer(int* &p,int *q)
{
    p=q;
}
int main() {
    int *p = NULL;
    int i = 10;
    int *q = &i;
    modify_pointer(p, q);
    printf("after modify_ pointer *p=%d\n", *p);
    return 0;
}

上面的代码如果改为纯C,就需要使用到二级指针。二级指针我们没有讲解，因为对于考研初试是使用不到的，因此下面的代码不明白完全没关系，代码如下:

#include <stdio.h>
void modify_pointer(int **p,int *q)
{//相对于C++这里是int **p;
    *p=q;//这里的写法和例1.2中的是非常类似的
}
int main() {
    int *p=NULL;
    int i=10;
    int *q=&i;
    modify_pointer(&p,q);//相对于C++这里是&p
    printf("after modify_ pointer *p= :%d\n",*p);
    return 0;
}

3.2.C++的布尔类型

布尔类型在C语言没有，是C++的，有true和false,通过下面代码我们来理解一下它们:
【例3.4】布尔类型也是有值的

#include <stdio.h>
//设置布尔值的好处是提升J代码的可阅读性
int main() {
    bool a=true;
    bool b= false;
    printf("a=%d,b=%d\n", a,b);
    return 0;
}

四、练习题及解析

4.1.结构体--结构体对齐--结构体数组

4.2.结构体指针与typedef的使用

4.3.C++引用

致最后

文章写到这里，本专栏的内容就告一段落啦，希望C语言能够带给您编程的快乐。天色将晚，余晖仍在，就在这样的时刻，我画上了本栏目的最后一个句点。我推开窗，微风拂面，树影婆娑，恰如此刻我的心境平静而喜悦。今天和往常并没有什么不同，只是内心增添了一分不舍，不论对自己还是对未来都越发充满信心。这种信心来自于一直以来对美好生活的向往与追寻，更来自于在这段生命历程中所感受到的温暖与关爱。这将近十天来对C语言探索与磨练，在此时此地可以收获这样一份满足。最后感谢各位读者的阅读和支持，这些点滴感动我都会铭记于心。我依然会背上思想的行囊继续旅行，带上所有的感激和祝福。