C 语言程序设计---结构体、共用体、动态存储分配、define、typedef

来自:编程剑谱,作者:wait0804

本篇文章是 C 语言入门级别的最后一篇文章,到此为止,写了整整十篇 C 语言入门文章,均原创,之后会写 C 语言进阶之旅,在基础上进行拔高。


结构体与共用体


1、

结构体

1学生成绩,对于每一个学生,需要考察的一些信息,这就是现实问题
2char Id[9];    //学号
3char Name[15]; //姓名
4int Age;      //年龄
5double Score; //成绩


要管理学生,每个学生要考虑的维度比较多,没有哪一种数据类型可以很好的刻画这种关系,此时就需要多个类型来共同定义,形成新的数据类型,也就是结构体!

1struct STUDENT_INFO { //结构体定义
2    char Id[9];    
3    char Name[15]; 
4    int Age;      
5    double Score; 
6};
7
8struct STUDENT_INFO a; //这个 a 就是结构体数据类型的一个实例,里面是包含那么几个变量的。
9//结构体的长度是所有成员的长度之和


结构体是 C 语言具有“自我扩充能力”的重要机制。


C 语言的基本数据类型有七大类型,这些类型都是由 C 系统提前确定的;而结构体类型是由用户根据自身需要而定义的,是 C 系统本身不具备的,这是 C 语言革命性的一步。


结构体是对 C 语言数据类型的强力扩充!


注意:结构体的定义本身仅仅是“设计、蓝图”,并不占内存空间,当将其实例化后,这个实例才真正的占用存储空间。


. 运算符,结构体实例取其成员的运算符;

-> 运算符,指向结构体实例的指针取其成员的运算符;


定义结构体时,赋初值的初值顺序,必须保证与结构体中成员数据类型是一致的;两个完全一模一样的结构体实例,之间是可以进行赋值操作的。


2、

共用体

 1union TEST {
2    int a;
3    char b;
4    double c;
5}
6
7union TEST a, *p = &a;
8a.a  <==>  p->a
9a.b  <==>  p->b
10a.c  <==>  p->c
11//两边表达的是一个意思,就是取共用体成员的值


共用体的诸成员共同使用同一起始地址空间。


共用体内存映像图


共用体空间大小取决于共用体中,长度最长的成员的长度。

1sizeof(union TEST)  -> 8B


宏定义与用户自定义类型


1、

宏定义

#define 标识符,被替换的信息(这里不能随便出现分号 ;

1#define  PI  3.1415926
2...
3    a = PI * r * r; <=> a = 3.1415926 * r * r;
4
5#define NUM 3+4
6...
7    a = NUM * 3 / NUM; <=> a = 3+4 * 3 / 3+4
8
9//深入理解:只替换,不计算


宏替换不能改变运算量,就是简简单单的完全替换就好。


宏替换被广泛使用的关键在于以下两点:

(1)、提高程序的可维护性

就是针对同一个数字,可能在代码中多次出现,为了方便修改,上面用个宏替换,可以达到只修改一处,其他的地方都被修改的好处。


(2)、提高程序的可读性

1#define TRUE        1
2#define FALSE       0
3#define MAX_COUNT   5
4...
5
6while (ok != TRUE && num < MAX_COUNT) {
7
8}


用宏替换,便于理解每一个数字所代表的人文化含义,可以知道代表的是什么意思。


神仙数字:是指在程序中出现的常量数值,尤其是整型常量数值(一看根本不知道是啥意思)


2、

用户自定义类型

typedef 是关键字

格式:typedef  已有类型  新类型;

1typedef int a, b, c;
2//上述语句将产生 3 个新的数据类型,分别为:a, b, c
3int n;  <=>  a n;  //此时 a 就代表 int 数据类型


1#define DI int *
2typedef int * TI; //这条语句所产生的新类型是 TI,其对应的数据类型是 int *


其实用define、typedef 声明新的数据类型,两者在碰到指针、数组、以及结构体时,所体现的情况均不一样,一定要小心分析这些情况,尽量用 typedef 声明你想要的新数据类型,具体的在 C 语言进阶中写。


动态存储分配


1、

静态存储分配:以前所定义的变量,数组统统属于静态存储分配方式。

1int a, b[50];

在源程序级别,用静态存储分配定义的变量和数组,其空间大小一经定义,终生不变!所以说是“静态”的,这使得程序的适应性受到了极大的限制。


我此时希望代码在运行的过程中,根据我们临时需要,“动态”地申请存储空间。


2、

动态存储分配是通过两个函数完成的:

malloc() 和 free()

前者用来申请空间,后者用来释放空间

1#include <malloc.h>
2
3int *p;
4p = (int *)malloc(1000); //申请了 1000B 空间,也就是 250 个 int 元素的数组
5//到了这里,C 语言的数组彻底失去它存在的意义!


free(首地址);  //释放以 p 的值为首地址的空间。


举 2 个例子:

(1)、

 1#include <malloc.h>
2  
3int *p; i;
4for (i = 0; i < 3; i++) {
5    p = (int *)malloc(sizeof(int) * 30);
6}
7...
8
9for (i = 0; i < 3; i++) {
10    free(p);  //释放以 p 的值为首地址的空间
11}


分析:

A、多次申请空间,将所得到的空间的首地址赋值给 p 变量;由于赋值的特点是覆盖,因此,最终 p 变量中仅保持了最后一次申请得到的空间的首地址,以前所申请空间的首地址被覆盖了(遗失了);使得那些空间不但不能再使用,甚至还不能释放!这称为“内存泄露”!

B、free(p) 进行了多次对同一首地址空间的释放操作,这是致命的运行时错误!


(2)、

 1#include <malloc.h>
2#include <stdio.h>
3
4int *fun() {
5    int a[20];  //动态存储分配将不会出现以下的问题
6
7    return a;
8}
9
10int main (void) {
11    int *p1;
12
13    p1 = fun();
14    free(p1);
15}


分析:

A、在 fun() 函数中定义的数组 a,是 fun() 函数的“私有”数组,只有 fun() 函数对其能进行操作;而且数组 a 随着 fun() 函数运行结束,而被 C 自动地释放空间。


B、fun() 函数将一个已经释放了空间的首地址,以函数返回值方式回传给主函数中的指针变量 p1,使得 p1 指向了一个已经释放了(不能对其进行任何操作)的空间;如果出现了 *p1 或者 p1[1]、p1[2] 这样的操作,将会出现“内存非法访问”的错误。


C、程序执行到 free(p1); 将彻底失败,因为,OS 根本无法找到以 p1 的值为首地址的空间进行释放操作!


对于以上的 2 个例子,多琢磨,自己多想一下,理解清楚了,也就没那么难了,对于问题,不要总觉得简单,沉下心来好好学习才是王道!


C 语言程序设计---入门篇,我算是写完了,一共写了 10 篇文章,希望各位有时间了,好好看看,仔细研究;我写的比较基础,比较简单,也好理解,不管我写的怎么样,我愿意把这些基础分享出来,这些都是我的原创,希望在你学 C 的路上能帮到你!


C 入门写完了,C 进阶要来了,这才仅仅是开始。。。

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