Ｃ語(yǔ)言中給出了另一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型——“結(jié)構(gòu)”。 它相當(dāng)于其它高級(jí)語(yǔ)言中的記錄。“結(jié)構(gòu)”是一種構(gòu)造類型，它是由若干“成員”組成的。 每一個(gè)成員可以是一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型或者又是一個(gè)構(gòu)造類型。 結(jié)構(gòu)既是一種“構(gòu)造”而成的數(shù)據(jù)類型， 那么在說(shuō)明和使用之前必須先定義它，也就是構(gòu)造它。如同在說(shuō)明和調(diào)用函數(shù)之前要先定義函數(shù)一樣。
一、結(jié)構(gòu)的定義
定義一個(gè)結(jié)構(gòu)的一般形式為：
struct 結(jié)構(gòu)名
{
成員表列
};
成員表由若干個(gè)成員組成， 每個(gè)成員都是該結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分。對(duì)每個(gè)成員也必須作類型說(shuō)明，其形式為：
類型說(shuō)明符 成員名;
成員名的命名應(yīng)符合標(biāo)識(shí)符的書(shū)寫(xiě)規(guī)定。
說(shuō)明結(jié)構(gòu)變量有以下三種方法。以上面定義的stu為例來(lái)加以說(shuō)明。
1. 先定義結(jié)構(gòu)，再說(shuō)明結(jié)構(gòu)變量。如：
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
struct stu boy1,boy2;
說(shuō)明了兩個(gè)變量boy1和boy2為stu結(jié)構(gòu)類型。也可以用宏定義使一個(gè)符號(hào)常量來(lái)表示一個(gè)結(jié)構(gòu)類型，例如：
#define STU struct stu
STU
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
};
STU boy1,boy2;
2. 在定義結(jié)構(gòu)類型的同時(shí)說(shuō)明結(jié)構(gòu)變量。例如：
struct stu
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
3. 直接說(shuō)明結(jié)構(gòu)變量。例如：
struct
{
int num;
char name[20];
char sex;
float score;
}boy1,boy2;
第三種方法與第二種方法的區(qū)別在于第三種方法中省去了結(jié)構(gòu)名，而直接給出結(jié)構(gòu)變量。三種方法中說(shuō)明的boy1,boy2變量都具有圖7.1所示的結(jié)構(gòu)。說(shuō)明了boy1,boy2變量為stu類型后，即可向這兩個(gè)變量中的各個(gè)成員賦值。在上述stu結(jié)構(gòu)定義中，所有的成員都是基本數(shù)據(jù)類型或數(shù)組類型。成員也可以又是一個(gè)結(jié)構(gòu)， 即構(gòu)成了嵌套的結(jié)構(gòu)。例如，圖7.2給出了另一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
在ANSI C中除了允許具有相同類型的結(jié)構(gòu)變量相互賦值以外， 一般對(duì)結(jié)構(gòu)變量的使用，包括賦值、輸入、輸出、 運(yùn)算等都是通過(guò)結(jié)構(gòu)變量的成員來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
表示結(jié)構(gòu)變量成員的一般形式是： 結(jié)構(gòu)變量名.成員名
如果結(jié)構(gòu)變量是全局變量或?yàn)殪o態(tài)變量， 則可對(duì)它作初始化賦值。對(duì)局部或自動(dòng)結(jié)構(gòu)變量不能作初始化賦值。
數(shù)組的元素也可以是結(jié)構(gòu)類型的。 因此可以構(gòu)成結(jié)構(gòu)型數(shù)組。結(jié)構(gòu)數(shù)組的每一個(gè)元素都是具有相同結(jié)構(gòu)類型的下標(biāo)結(jié)構(gòu)變量。
結(jié)構(gòu)指針變量的說(shuō)明和使用一個(gè)指針變量當(dāng)用來(lái)指向一個(gè)結(jié)構(gòu)變量時(shí)， 稱之為結(jié)構(gòu)指針變量。
結(jié)構(gòu)指針變量中的值是所指向的結(jié)構(gòu)變量的首地址。 通過(guò)結(jié)構(gòu)指針即可訪問(wèn)該結(jié)構(gòu)變量， 這與數(shù)組指針和函數(shù)指針的情況是相同的。結(jié)構(gòu)指針變量說(shuō)明的一般形式為：
struct 結(jié)構(gòu)名*結(jié)構(gòu)指針變量名
struct stu *pstu;
當(dāng)然也可在定義stu結(jié)構(gòu)時(shí)同時(shí)說(shuō)明pstu。與前面討論的各類指針變量相同，結(jié)構(gòu)指針變量也必須要先賦值后才能使用。賦值是把結(jié)構(gòu)變量的首地址賦予該指針變量， 不能把結(jié)構(gòu)名賦予該指針變量。如果boy是被說(shuō)明為stu類型的結(jié)構(gòu)變量，則： pstu=&boy是正確的，而： pstu=&stu是錯(cuò)誤的。
結(jié)構(gòu)名和結(jié)構(gòu)變量是兩個(gè)不同的概念，不能混淆。 結(jié)構(gòu)名只能表示一個(gè)結(jié)構(gòu)形式，編譯系統(tǒng)并不對(duì)它分配內(nèi)存空間。 只有當(dāng)某變量被說(shuō)明為這種類型的結(jié)構(gòu)時(shí)，才對(duì)該變量分配存儲(chǔ)空間。 因此上面&stu這種寫(xiě)法是錯(cuò)誤的，不可能去取一個(gè)結(jié)構(gòu)名的首地址。 有了結(jié)構(gòu)指針變量，就能更方便地訪問(wèn)結(jié)構(gòu)變量的各個(gè)成員。
其訪問(wèn)的一般形式為： (*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名 或?yàn)椋?br>結(jié)構(gòu)指針變量->成員名
例如： (*pstu).num或者： pstu->num
應(yīng)該注意(*pstu)兩側(cè)的括號(hào)不可少， 因?yàn)槌蓡T符“.”的優(yōu)先級(jí)高于“*”。如去掉括號(hào)寫(xiě)作*pstu.num則等效于*(pstu.num)，這樣，意義就完全不對(duì)了。
結(jié)構(gòu)變量.成員名
(*結(jié)構(gòu)指針變量).成員名
結(jié)構(gòu)指針變量->成員名
這三種用于表示結(jié)構(gòu)成員的形式是完全等效的。結(jié)構(gòu)數(shù)組指針變量結(jié)構(gòu)指針變量可以指向一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組， 這時(shí)結(jié)構(gòu)指針變量的值是整個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)組的首地址。 結(jié)構(gòu)指針變量也可指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的一個(gè)元素，這時(shí)結(jié)構(gòu)指針變量的值是該結(jié)構(gòu)數(shù)組元素的首地址。設(shè)ps為指向結(jié)構(gòu)數(shù)組的指針變量，則ps也指向該結(jié)構(gòu)數(shù)組的0號(hào)元素，ps+1指向1號(hào)元素，ps+i則指向i號(hào)元素。 這與普通數(shù)組的情況是一致的。
Ｃ語(yǔ)言中不允許動(dòng)態(tài)數(shù)組類型。例如： int n;scanf("%d",&n);int a[n]; 用變量表示長(zhǎng)度，想對(duì)數(shù)組的大小作動(dòng)態(tài)說(shuō)明， 這是錯(cuò)誤的。但是在實(shí)際的編程中，往往會(huì)發(fā)生這種情況， 即所需的內(nèi)存空間取決于實(shí)際輸入的數(shù)據(jù)，而無(wú)法預(yù)先確定。對(duì)于這種問(wèn)題， 用數(shù)組的辦法很難解決。為了解決上述問(wèn)題，Ｃ語(yǔ)言提供了一些內(nèi)存管理函數(shù)，這些內(nèi)存管理函數(shù)可以按需要?jiǎng)討B(tài)地分配內(nèi)存空間， 也可把不再使用的空間回收待用，為有效地利用內(nèi)存資源提供了手段。 常用的內(nèi)存管理函數(shù)有以下三個(gè)：
1.分配內(nèi)存空間函數(shù)malloc
調(diào)用形式： (類型說(shuō)明符*) malloc (size) 功能：在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一塊長(zhǎng)度為"size" 字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。 “類型說(shuō)明符”表示把該區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型。(類型說(shuō)明符*)表示把返回值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為該類型指針。“size”是一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)。例如： pc=(char *) malloc (100); 表示分配100個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組類型， 函數(shù)的返回值為指向該字符數(shù)組的指針， 把該指針賦予指針變量pc。
2.分配內(nèi)存空間函數(shù) calloc
calloc 也用于分配內(nèi)存空間。調(diào)用形式： (類型說(shuō)明符*)calloc(n,size) 功能：在內(nèi)存動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配n塊長(zhǎng)度為“size”字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。(類型說(shuō)明符*)用于強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。calloc函數(shù)與malloc 函數(shù)的區(qū)別僅在于一次可以分配n塊區(qū)域。例如： ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其中的sizeof(struct stu)是求stu的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。因此該語(yǔ)句的意思是：按stu的長(zhǎng)度分配2塊連續(xù)區(qū)域，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為stu類型，并把其首地址賦予指針變量ps。
3.釋放內(nèi)存空間函數(shù)free
調(diào)用形式： free(void*ptr); 功能：釋放ptr所指向的一塊內(nèi)存空間，ptr 是一個(gè)任意類型的指針變量，它指向被釋放區(qū)域的首地址。被釋放區(qū)應(yīng)是由malloc或calloc函數(shù)所分配的區(qū)域。
“聯(lián)合”與“結(jié)構(gòu)”有一些相似之處。但兩者有本質(zhì)上的不同。在結(jié)構(gòu)中各成員有各自的內(nèi)存空間， 一個(gè)結(jié)構(gòu)變量的總長(zhǎng)度是各成員長(zhǎng)度之和。而在“聯(lián)合”中，各成員共享一段內(nèi)存空間， 一個(gè)聯(lián)合變量的長(zhǎng)度等于各成員中最長(zhǎng)的長(zhǎng)度。應(yīng)該說(shuō)明的是， 這里所謂的共享不是指把多個(gè)成員同時(shí)裝入一個(gè)聯(lián)合變量?jī)?nèi)， 而是指該聯(lián)合變量可被賦予任一成員值，但每次只能賦一種值， 賦入新值則沖去舊值。如前面介紹的“單位”變量， 如定義為一個(gè)可裝入“班級(jí)”或“教研室”的聯(lián)合后，就允許賦予整型值（班級(jí))或字符串（教研室)。要么賦予整型值，要么賦予字符串，不能把兩者同時(shí)賦予它。聯(lián)合類型的定義和聯(lián)合變量的說(shuō)明一個(gè)聯(lián)合類型必須經(jīng)過(guò)定義之后， 才能把變量說(shuō)明為該聯(lián)合類型。
一、聯(lián)合的定義
定義一個(gè)聯(lián)合類型的一般形式為：
union 聯(lián)合名
{
成員表
};
成員表中含有若干成員，成員的一般形式為： 類型說(shuō)明符 成員名 成員名的命名應(yīng)符合標(biāo)識(shí)符的規(guī)定。
小結(jié)
1. 結(jié)構(gòu)和聯(lián)合是兩種構(gòu)造類型數(shù)據(jù)，是用戶定義新數(shù)據(jù)類型的重要手段。結(jié)構(gòu)和聯(lián)合有很多的相似之處，它們都由成員組成。成員可以具有不同的數(shù)據(jù)類型。成員的表示方法相同。都可用三種方式作變量說(shuō)明。
2. 在結(jié)構(gòu)中，各成員都占有自己的內(nèi)存空間，它們是同時(shí)存在的。一個(gè)結(jié)構(gòu)變量的總長(zhǎng)度等于所有成員長(zhǎng)度之和。在聯(lián)合中，所有成員不能同時(shí)占用它的內(nèi)存空間，它們不能同時(shí)存在。聯(lián)合變量的長(zhǎng)度等于最長(zhǎng)的成員的長(zhǎng)度。
3. “.”是成員運(yùn)算符，可用它表示成員項(xiàng)，成員還可用“->”運(yùn)算符來(lái)表示。
4. 結(jié)構(gòu)變量可以作為函數(shù)參數(shù)，函數(shù)也可返回指向結(jié)構(gòu)的指針變量。而聯(lián)合變量不能作為函數(shù)參數(shù)，函數(shù)也不能返回指向聯(lián)合的指針變量。但可以使用指向聯(lián)合變量的指針，也可使用聯(lián)合數(shù)組。
5. 結(jié)構(gòu)定義允許嵌套，結(jié)構(gòu)中也可用聯(lián)合作為成員，形成結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的嵌套。
6. 鏈表是一種重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)分配。本章介紹是單向鏈表，還可組成雙向鏈表，循環(huán)鏈表等。