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概述 迄今为止，已介绍了基本类型(或称简单类型)的变量(如整型、实型、字符型变量等)，也介绍了一种构造类型数据——数组，数组中的各元素是属于同一个类型的。但是只有这些数据类型是不够的。有时需要将不同类型的数据组合成一个有机的整体，以便于引用。这些组合在一个整体中的数据是互相联系的。例如，一个学生的学号、姓名、性别、年龄、成绩、家庭地址等项。这些项都与某一学生相联系。见图11.1。可以看到性别(sex)、年龄(age)、成绩(score)、地址(addr)是属于学号为10010和名为“Li Fun”的学生的。如果将num、name、sex、age、score、addr分别定义为互相独立的简单变量，难以反映它们之间的内在联系。
应当把它们组织成一个组合项，在一个组合项中包含若干个类型不同(当然也可以相同)的数据项。C语言允许用户自己指定这样一种数据结构，它称为结构体(structure)。它相当于其他高级语言中的“记录”。应当把它们组织成一个组合项，在一个组合项中包含若干个类型不同(当然也可以相同)的数据项。C语言允许用户自己指定这样一种数据结构，它称为结构体(structure)。它相当于其他高级语言中的“记录”。 图11.1
假设程序中要用到图11.1所表示的数据结构，但是C语言没有提供这种现成的数据类型，因此用户必须要在程序中建立所需的结构体类型。例如：假设程序中要用到图11.1所表示的数据结构，但是C语言没有提供这种现成的数据类型，因此用户必须要在程序中建立所需的结构体类型。例如： structstudent {int num； charname[20]； charsex； intage； floatscore； charaddr[30]； }；
注意不要忽略最后的分号。上面由程序设计者指定了一个新的结构体类型struct student(struct是声明结构体类型时所必须使用的关键字，不能省略)，它向编译系统声明这是一个“结构体类型”，它包括num、name、sex、age、score、addr等不同类型的数据项。应当说明struct student是一个类型名，它和系统提供的标准类型(如int、char、float、double等)一样具有同样的地位和作用，都可以用来定义变量的类型，只不过结构体类型需要由用户自己指定而已。 声明一个结构体类型的一般形式为 Struct 结构体名 {成员表列}；
11.2 定义结构体类型变量的方法 前面只是指定了一个结构体类型，它相当于一个模型，但其中并无具体数据，系统对之也不分配实际内存单元。为了能在程序中使用结构体类型的数据，应当定义结构体类型的变量，并在其中存放具体的数据。可以采取以下三种方法定义结构体类型变量。 1. 先声明结构体类型再定义变量名 如上面已定义了一个结构体类型struct student，可以用它来定义变量。如: struct student student1, student2; 结构体类型名 结构体变量名; 定义了student1和student2为struct student类型的变量，即它们具有struct student类型的结构。如图11.2所示。
图11.2 在定义了结构体变量后，系统会为之分配内存单元。例如student1和student2在内存中各占59个字节(2+20+1+2+4+30=59)。 应当注意，将一个变量定义为标准类型(基本数据类型)与定义为结构体类型不同之处在于后者不仅要求指定变量为结构体类型，而且要求指定为某一特定的结构体类型(例如struct student类型)。因为可以定义出许许多多种具体的结构体类型。而在定义变量为整型时，只需指定为int型即可。
这种形式的定义的一般形式为 struct 结构体名 { 成员表列 }变量名表列； 2. 在声明类型的同时定义变量 例如： structstudent {intnum； charname[20]； charsex； intage； float score； charaddr[30]； }student1，student2；
3. 直接定义结构类型变量 其一般形式为 struct { 成员表列 }变量名表列；即不出现结构体名。 关于结构体类型，有几点要说明： (1) 类型与变量是不同的概念，不要混同。只能对变量赋值、存取或运算，而不能对一个类型赋值、存取或运算。在编译时，对类型是不分配空间的，只对变量分配空间。
(2) 对结构体中的成员(即“域”)，可以单独使用，它的作用与地位相当于普通变量。关于对成员的引用方法见11.3节。 (3) 成员也可以是一个结构体变量。 如： structdate /*声明一个结构体类型*/ {intmonth； intday； intyear； }；
structstudent {intnum； charname[20]； charsex； intage； struct date birthday； /*birthday是struct date类型*/ charaddr[30]； }student1，student2； 先声明一个struct date类型，它代表“日期”，包括3个成员：month(月)、day(日)、year(年)。然后在声明struct student类型时，将成员birthday
指定为struct date类型。struct student的结构见图11.3所示。已声明的类型struct date与其他类型(如int，char)一样可以用来定义成员的类型。 (4)成员名可以与程序中的变量名相同,二者不代表同一对象。例如,程序中可以另定义一个变量num,它与struct student中的num是两回事,互不干扰。 图11.3
11.3 结构体变量的引用 在定义了结构体变量以后,当然可以引用这个变量。但应遵守以下规则: (1) 不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出。例如,已定义student1和student2为结构体变量并且它们已有值。不能这样引用: printf ("%d,%s,%c,%d,%f,%s\n",student1); 只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输出。引用结构体变量中成员的方式为 结构体变量名.成员名 例如: student1.num表示student1变量中的num成员,即student1的num(学号)项。可以对变量的成员
赋值,例如: student1.num=10010; “.”是成员(分量)运算符,它在所有的运算符中优先级最高,因此可以把student 1.num作为一个整体来看待。上面赋值语句的作用是将整数10010赋给student 1变量中的成员num。 (2) 如果成员本身又属一个结构体类型,则要用若干个成员运算符,一级一级地找到最低的一级的成员。只能对最低级的成员进行赋值或存取以及运算。例如,对上面定义的结构体变量student1, 可以这样访问各成员: student1.num
student1.birthday.month (3) 对结构体变量的成员可以像普通变量一样进行各种运算(根据其类型决定可以进行的运算)。例如： student2．score=student1．score； sum=student1．score+student2．score； student1．age++； ++student1．age； 由于“．”运算符的优先级最高，因此student1．age++是对student1．age进行自加运算，而不是先对age进行自加运算。 (4) 可以引用结构体变量成员的地址，也可以引用结构体变量的地址。如：scanf("%d"，&student1.num); (输入student1．num的值)printf("%o"，&student1)； (输出
student1的首地址)但不能用以下语句整体读入结构体变量，如：student1的首地址)但不能用以下语句整体读入结构体变量，如： scanf("%d，%s，%c，%d，%f，%s"，&student1)； 结构体变量的地址主要用于作函数参数，传递结构体的地址。 11.4 结构体变量的初始化 和其他类型变量一样，对结构体变量可以在定义时指定初始值。
例11.1 对结构体变量初始化。 main() {struct student {long int num； char name[20]； char sex； char addr[20]； }a={89031，"Li Lin"，'M'，"123 Beijing Road"}； printf("NO.:%ld\nname:%s\nsex:%c\naddress:%s\n"，a.num，a.name，a.sex，a.addr); }
运行结果如下： No.：89031 name：Li Lin sex：M address：123 Beijing Road 11.5 结构体数组 一个结构体变量中可以存放一组数据(如一个学生的学号、姓名、成绩等数据)。如果有10个学生的数据需要参加运算，显然应该用数组，这就是结构体数组。结构体数组与以前介绍过的数值型数组不同之处在于每个数组元素都是一个结构体类型的数据，它们都分别包括各个成员(分量)项。
11.5.1 定义结构体数组 和定义结构体变量的方法相仿，只需说明其为数组即可。如： struct student {int num； char name[20]； char sex； int age； float score； char addr[30]； }； struct studentstu[3]；
以上定义了一个数组stu，其元素为struct student类型数据，数组有3个元素。也可以直接定义一个结构体数组，如： struct student {int num； … }stu[3]； 或
struct {int num； … }stu[3]； 图11.4
数组各元素在内存中连续存放，见图11.5示意。数组各元素在内存中连续存放，见图11.5示意。 11.5.2结构体数组的初始化与其他类型的数组一样，对结构体数组可以初始化。如： structstudent {intnum； char name[20]； charsex； intage； 图11.5
floatscore； charadd[30]； }stu[3]={{10101，“Li Lin”，‘M’，18，87．5，“103 Beijing Road”}，{10102，“Zhang Fun”，‘M’，19，99，“130 Shanghai Road”}，{10104，“Ｗang Min”，‘F’，20，78．5，“1010 Zhongshan Road”}}； 定义数组stu时，元素个数可以不指定，即写成以下形式：stu[]= {…}，{…}，{…} ；编译时，系统会根据给出初值的结构体常量的个数来确定数组元素的个数。
当然，数组的初始化也可以用以下形式： structstudent {intnum； … }； structstudentstu[]={{…}，{…}，{…}}； 即先声明结构体类型，然后定义数组为该结构体类型，在定义数组时初始化。从以上可以看到，结构体数组初始化的一般形式是在定义数组的后面加上：={初值表列}；
11.5.3 结构体数组应用举例 下面举一个简单的例子来说明结构体数组的定义和引用。 例11.2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，要求最后输出各人得票结果。 程序如下： #include <string.h> struct person {char name[20]； int count； }
leader[3]={"Li"，0，"Zhang"，0，"Fun"，0}； main() {inti，j； charleader-name[20]； for(i=1；i＜=10；i++) {scanf("%s"，leader-name)； for(j=0；j＜3；j++) if(strcmp(leader-name，leader[j].name)==0) leader[j].count++: } printf("\n")；
for(i=0；i＜3；i++) printf("%5s:%d\n"，leader[i].name，leader[i].count); } 运行情况如下： Li Li Fun Zhang Zhang Fun
Li Fun Zhang Li 显示结果 Li∶4 Zhang∶3 Fun∶3 程序定义一个全局的结构体数组leader，它有3个元素，每一元素包含两个成员name(姓名)和count(票数)。在定义数组时使之初始化，使3位候选人的票数都先置零。见图11.6。
图11.6 在主函数中定义字符数组leader-name，它代表被选人的姓名，在10次循环中每次先输入一个被选人的具体人名，然后把它与3个候选人姓名相比，看它和哪一个候选人的名字相同。注意leader-name是和leader[j]．name相比，leader[j]是数组leader的第j个元素，它包含两个成员项，leader-name应该和leader数组第j个元素的name成员相比。
若j为某一值时，输入的姓名与leader[j]．name相等，就执行“leader[j]．count++”，由于成员运算符“·”优先于自增运算符“++”，因此它相当于(leader[j]．count)++，使leader[j]的成员count的值加1。在输入和统计结束之后，将3人的名字和得票数输出。若j为某一值时，输入的姓名与leader[j]．name相等，就执行“leader[j]．count++”，由于成员运算符“·”优先于自增运算符“++”，因此它相当于(leader[j]．count)++，使leader[j]的成员count的值加1。在输入和统计结束之后，将3人的名字和得票数输出。 11.6 指向结构体类型数据的指针 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。可以设一个指针变量，用来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。
11.6.1 指向结构体变量的指针 下面通过一个简单例子来说明指向结构体变量的指针变量的应用。 例11.3指向结构体变量的指针的应用。 #include <string.h> main() {structstudent {longnum； charname[20]； char sex； float score；
}； structstudentstu-1； structstudent * p； p=&stu-1; stu-1．num=89101； strcpy(stu-1．name，"Li Lin")； stu-1．sex='M'； stu-1．score=89．5； printf("No.:%ld\nname:%s\nsex:%c\nscore:%f\n"，stu-1.num，stu-1.name，stu-1.sex，stu-1.score);
printf("No.:%ld\nname:%s\nsex:%c\nscore:%f\n"，(*p).num，(*p).name，(*p).sex， (*p).score); } 在主函数中声明了struct student类型，然后定义一个struct student类型的变量stu-1。同时又定义一个指针变量p，它指向一个struct student类型的数据。在函数的执行部分将结构体变量stu-1的起始地址赋给指针变量p，也就是使p指向stu-1(见图11.7)，然后对stu-1的各成员赋值。第一个printf函数是输出stu-1的各个成员的值。用stu-1．num表示stu-1中的成员num，余类推。第二个printf函数也是用来输出stu-1各成员的值，但使用的是
(*p)．num这样的形式。(*p)表示p指向的结构体变量，(*p)．num是p指向的结构体变量中的成员num。注意*p两侧的括弧不可省，因为成员运算符“．”优先于“*”运算符，*p．num就等价于*(p．num)了。(*p)．num这样的形式。(*p)表示p指向的结构体变量，(*p)．num是p指向的结构体变量中的成员num。注意*p两侧的括弧不可省，因为成员运算符“．”优先于“*”运算符，*p．num就等价于*(p．num)了。 图11.7
程序运行结果如下： No．：89101 name：Li Lin sex：M score：89．500000 No：89101 name：Li Lin sex：M score：89．500000 可见两个printf函数输出的结果是相同的。
在C语言中，为了使用方便和使之直观，可以把(*p)．num改用p—＞num来代替，它表示*p所指向的结构体变量中的num成员。同样，(*p).name等价于p—＞name。也就是说，以下三种形式等价：在C语言中，为了使用方便和使之直观，可以把(*p)．num改用p—＞num来代替，它表示*p所指向的结构体变量中的num成员。同样，(*p).name等价于p—＞name。也就是说，以下三种形式等价： ① 结构体变量．成员名 ② (*p)．成员名 ③ p->成员名 上面程序中最后一个printf函数中的输出项表列可以改写为p->num，p->name，p->sex，p->score 其中->称为指向运算符。 请分析以下几种运算：
p->n得到p指向的结构体变量中的成员n的值。 p->n++ 得到p指向的结构体变量中的成员n的值，用完该值后使它加1。 ++p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值使之加1(先加)。 11.6.2 指向结构体数组的指针 以前已经介绍过，可以使用指向数组或数组元素的指针和指针变量。同样，对结构体数组及其元素也可以用指针或指针变量来指向。
例11.4指向结构体数组的指针的应用。 struct student {int num； char name[20]； char sex； int age； }； struct student stu[3]={{10101，“Li Lin”，‘M’，18}，{10102，“Zhang Fun”，‘M’，19}，{10104，“Ｗang Min”，‘F’，20}}； main() {struct student*p；
printf(" No. Name sex age\n")； for(p=stu；p＜stu+3；p++) printf("%5d %-20s %2c %4d\n"，p->num， p->name， p->sex， p->age); } 运行结果如下： No． Namesex age 10101 Li LinM18 10102Zhang Fun M19 10104 Ｗang Min F20
p是指向struct student结构体类型数据的指针变量。在for语句中先使p的初值为stu，也就是数组stu的起始地址，见图11.8中p的指向。在第一次循环中输出stu[0]的各个成员值。然后执行p++，使p自加1。p加1意味着p所增加的值为结构体数组stu的一个元素所占的字节数(在本例中为2+20+1+2=25字节)。执行p++后p的值等 图11.8
于stu+1，p指向stu[1]的起始地址，见图11.8中p‘的指向。在第二次循环中输出stu[1]的各成员值。在执行p++后，p的值等于stu+2，它的指向见图11.8中的p″。再输出stu[2]的各成员值。 于stu+1，p指向stu[1]的起始地址，见图11.8中p‘的指向。在第二次循环中输出stu[1]的各成员值。在执行p++后，p的值等于stu+2，它的指向见图11.8中的p″。再输出stu[2]的各成员值。 在执行p++后，p的值变为stu+3， 已不再小于stu+3了，不再执行循环。 注意以下两点： (1) 如果p的初值为stu，即指向第一个元素，则p加1后p就指向下一个元素的起始地址。例如： (++p)->num 先使p自加1，然后得到它指向的元素中的num成员值(即10102)。
(p++)->num 先得到p->num的值(即10101)，然后使p自加1，指向stu[1]。(p++)->num 先得到p->num的值(即10101)，然后使p自加1，指向stu[1]。 请注意以上二者的不同。 (2) 程序已定义了p是一个指向struct student类型数据的指针变量，它用来指向一个struct student型的数据(在例11.4中p的值是stu数组的一个元素(如stu[0],stu[1])的起始地址)，不应用来指向stu数组元素中的某一成员。例如，下面的用法是不对的： p=stu[1]．name 编译时将给出警告信息，表示地址的类型不匹配。千万不要认为反正p是存放地址的，可以将任何地
址赋给它。如果地址类型不相同，可以用强制类型转换。例如： 址赋给它。如果地址类型不相同，可以用强制类型转换。例如： p=(structstudent *)stu[0]．name； 此时，p的值是stu[0] 元素的name成员的起始地址。可以用“printf("%s",p)；”输出stu[0]中成员name的值，但是，p仍保持原来的类型。执行“printf("%s",p+1)；”，则会输出stu[1]中name的值。执行p+1时，p的值增加了结构体struct student的长度。
11.6.3 用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数11.6.3 用结构体变量和指向结构体的指针作函数参数 将一个结构体变量的值传递给另一个函数，有3种方法： (1) 用结构体变量的成员作参数。例如，用stu[1]．num或stu[2]．name作函数实参，将实参值传给形参。用法和用普通变量作实参是一样的，属于“值传递”方式。应当注意实参与形参的类型保持一致。 (2) 用结构体变量作实参。老版本的C系统不允许用结构体变量作实参，ANSI C取消了这一限制。但是用结构体变量作实参时，采取的是“值传递”的方式，将结构体变量所占的内存单元的内容全部顺序传递给形参。
形参也必须是同类型的结构体变量。在函数调用期间形参也要占用内存单元。这种传递方式在空间和时间上开销较大，如果结构体的规模很大时，开销是很可观的。此外，由于采用值传递方式，如果在执行被调用函数期间改变了形参（也是结构体变量)的值，该值不能返回主调函数，这往往造成使用上的不便。因此一般较少用这种方法。 形参也必须是同类型的结构体变量。在函数调用期间形参也要占用内存单元。这种传递方式在空间和时间上开销较大，如果结构体的规模很大时，开销是很可观的。此外，由于采用值传递方式，如果在执行被调用函数期间改变了形参（也是结构体变量)的值，该值不能返回主调函数，这往往造成使用上的不便。因此一般较少用这种方法。 (3) 用指向结构体变量(或数组)的指针作实参，将结构体变量(或数组)的地址传给形参。
例11.5用指向结构体变量的指针作实参。 #define FORMAT "%d\n%s\n%f\n%f\n%f\n" struct student {int num； char name[20]； float score[3]； } stu={12345，"Li Li"，67.5，89，78.6}；
main() { void print(struct student *); /*形参类型指向结构体的指针变量*/ print(&stu)； /*实参为stu的起始地址*/ } void print(struct student *p) {printf(FORMAT，p->num，p->name，p->score[0]，p->score[1]，p->score[2])；/*用指针变量调用各成员之值*/ printf("\n")； }
此程序改用在定义结构体变量stu时赋初值，这样程序可简化些。print函数中的形参p被定义为指向struct student类型数据的指针变量。注意在调用print函数时，用结构体变量stu的起始地址&stu作实参。在调用函数时将该地址传送给形参p(p是指针变量)。这样p就指向stu，见图11.9。在print函数中输出p所指向的结构体变量的各个成员值，它们也就是stu的成员值。 图11.9
main函数中的对各成员赋值也可以改用scanf函数输入。即用scanf("%d%s%f%f%f"，&stu．num，stu．name，&stu．score[0]，&stu．score[1]，&stu．score[2])；main函数中的对各成员赋值也可以改用scanf函数输入。即用scanf("%d%s%f%f%f"，&stu．num，stu．name，&stu．score[0]，&stu．score[1]，&stu．score[2])； 输入时用下面形式输入： 12345 Li-Li 67．5 89 78．6 注意：输入项表列中stu．name前没有“&”符号，因为stu．name是字符数组名，本身代表地址，不应写成&stu．name。 用指针作函数参数比较好，能提高运行效率。
11.7 共用体 11.7.1 共用体的概念 有时需要使几种不同类型的变量存放到同一段内存单元中。例如，可把一个整型变量、一个字符型变量、一个实型变量放在同一个地址开始的内存单元中(见图11.24)。以上3个变量在内存中占的字节数不同，但都从同一地址开始(图中设地址为1000)存放。也就是使用覆盖技术，几个变量互相覆盖。这种使几个不同的变量共占同一段内存的结构，称为“共用体”类型的结构。
