《结构体共用体》课件

结构体共用体结构体和共用体是C语言中两种重要的数据结构。它们允许您将多个不同类型的数据存储在一个变量中。结构体将数据成员存储在不同的内存位置，而共用体则将所有数据成员存储在同一个内存位置。课程目标掌握结构体和共用体的概念理解结构体和共用体的定义、声明和使用。学习如何定义结构体成员、访问结构体成员、使用结构体指针。提高程序设计能力学会用结构体和共用体来组织数据，编写更清晰、更易维护的程序代码。掌握结构体和共用体在实际编程中的应用。什么是结构体结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许程序员将不同类型的数据组合在一起，作为单个单元进行存储和操作。结构体通常用于表示具有多个属性的对象，例如学生信息、员工信息、书籍信息等。结构体的声明关键字struct使用关键字struct声明结构体类型。结构体名称定义结构体的名称，方便后续使用。成员变量包含多个不同类型的数据成员，用花括号{}括起来。分号结构体声明以分号结尾。结构体成员数据类型每个成员都有自己的数据类型，例如，int、float、char等。成员名称每个成员都拥有唯一的名称，方便访问和操作。存储顺序成员在内存中按照声明顺序排列，遵循一定的存储规则。结构体变量的定义和初始化1定义结构体变量类似于定义其他类型的变量，可以使用结构体类型名称声明结构体变量。2直接初始化在定义结构体变量时，可以使用花括号将值列表直接赋予结构体成员。3使用成员运算符初始化可以使用点运算符将值逐个赋予结构体成员。结构体变量的访问1成员访问运算符使用点号(.)2结构体指针访问使用箭头(->)3类型转换将指针转换为结构体类型结构体变量的访问方式取决于变量的定义和访问方式。使用成员访问运算符(.)可以直接访问结构体成员。如果使用结构体指针，则需使用箭头(->)运算符访问成员。对于不同类型之间的访问，可以使用类型转换。结构体指针定义结构体指针结构体指针指向结构体变量的起始地址，通过指针访问结构体成员。指针运算可以对结构体指针进行加减运算，但操作结果会移动到下一个结构体变量的起始地址。访问成员使用箭头运算符(->)或点运算符(.)来访问结构体指针指向的成员。结构体指针的运算1地址运算取结构体变量的地址通过指针访问结构体成员2指针加减运算指针加减整数表示移动到下一个或上一个结构体3指针比较比较两个指针的地址结构体指针可以进行地址运算，用于访问和操作结构体成员。指针加减运算用于遍历结构体数组，指针比较用于判断指针是否指向同一个结构体。结构体嵌套结构体嵌套是指在一个结构体中定义另一个结构体类型，例如，学生信息结构体中可以包含一个地址结构体，地址结构体中包含街道、城市、邮政编码等信息。嵌套结构体可以有效地组织数据，提高代码的可读性和可维护性，使程序更易于理解和修改。结构体数组11.数组元素结构体数组的每个元素都是一个结构体变量。22.存储方式数组元素在内存中连续存储，每个元素占用相同的内存空间。33.初始化可以使用花括号初始化结构体数组，也可以逐个元素进行初始化。44.访问成员使用数组下标访问结构体数组的元素，再通过成员运算符访问成员。结构体与函数函数函数可以接收结构体变量作为参数。返回值函数可以返回结构体类型的返回值。参数传递结构体变量通过值传递或地址传递给函数。结构体作为函数参数1传递方式值传递地址传递2优点提高效率节省内存3缺点数据复制内存开销将结构体作为参数传递给函数可以实现代码的模块化和重用。值传递是指将结构体变量的值复制一份到函数的形参中，函数对形参的修改不会影响实参。地址传递是指将结构体变量的地址传递给函数的形参，函数可以通过指针操作实参的值，修改实参的内容。结构体作为函数返回值1函数返回值函数可以返回结构体类型的数据，这使得函数能够更方便地将多个相关数据一起返回。2返回值类型函数的返回值类型必须与结构体类型一致，可以使用结构体类型名或结构体变量名。3返回值传递结构体作为函数返回值时，实际上是将结构体变量的值复制到函数的返回值中。共用体定义共用体定义共用体是一种特殊的结构体，它的所有成员共享同一个内存空间。存储空间共用体变量的大小等于其所有成员中占用内存空间最大的那个成员。共用体与结构体的区别1内存分配结构体成员占用连续内存，每个成员都有自己的空间。共用体成员共享同一块内存空间。2数据存储结构体每个成员都可以存储其类型的值，共用体同一时间只能存储一个成员的值。3用途结构体用于将不同类型的数据组合在一起，共用体用于节省内存空间，在需要存储不同类型数据时使用。共用体的使用内存共享共用体成员共享同一内存空间，仅能存放其中一个成员的值。节省内存共用体可用于存储不同类型的数据，但仅需要分配一个成员的最大空间。数据类型转换通过共用体，可以方便地将一个数据类型的值转换为另一种数据类型。匿名共用体匿名共用体是指没有名字的共用体。匿名共用体可以作为结构体成员，方便访问共用体成员。匿名共用体可以提高代码效率，节省内存空间。位段内存优化位段可以有效节省内存空间，尤其是处理诸如状态标志、开关控制等场景。灵活控制位段允许程序员精确地控制数据结构中每个位的使用，实现对数据的细粒度控制。提高效率位段可以提高代码效率，因为它们允许程序员直接操作单个位，避免了对整个字节的访问。位段的声明语法格式位段声明类似于结构体，使用关键字struct定义，但成员类型必须是int、char或unsignedint等整型。成员定义在成员声明时，使用冒号和数字表示位宽，例如bitfield_name:n，其中n表示该位段占用的位数。内存分配位段成员会被紧凑地排列在内存中，多个位段可能共用一个字节。示例代码struct位段结构{inta:3;//位段a占用3位unsignedintb:5;//位段b占用5位charc:4;//位段c占用4位};位段的应用节省内存空间位段可以将多个数据类型压缩到一个字节内，节省内存空间。例如，可以将一个日期结构中的年、月、日分别用7位、4位、5位来表示，只占用1个字节。控制硬件接口位段可以方便地控制硬件设备的寄存器，例如，可以设置一个位段来控制某个硬件设备的某个功能的开启或关闭。位段与共用体的结合应用1内存优化节省内存空间，提高效率。2数据控制精细控制数据结构，提升灵活性。3代码简洁简化代码，提高可读性。位段和共用体结合应用可以实现内存优化，数据控制和代码简洁。举例来说，可以将多个位段定义在同一个共用体中，从而在内存中使用最小的空间存储多个相关的信息。结构体编程实践11数据组织使用结构体整理相关数据2代码可读性结构体提高代码清晰度3代码可维护性方便修改和扩展程序结构体是一种有效的数据组织方式，它可以将相关的数据类型打包在一起，方便存储和访问。结构体还可以提高代码的可读性和可维护性，方便程序员理解代码逻辑，修改代码时也更加方便。结构体编程实践21学生信息姓名、学号、成绩2结构体定义使用结构体存储学生信息3数组存储用结构体数组保存多个学生信息4排序输出按成绩排序并输出学生信息结构体编程实践31学生信息管理系统使用结构体存储每个学生的信息，例如姓名、学号、成绩等。创建结构体定义结构体数组使用循环遍历数组2图书馆管理系统使用结构体存储每本书的信息，例如书名、、ISBN号等。创建结构体使用链表存储书籍信息实现借阅和归还操作3员工信息管理系统使用结构体存储每个员工的信息，例如姓名、工号、部门等。创建结构体使用文件存储员工信息实现添加、删除和修改员工信息结构体编程实践4学生成绩管理系统使用结构体存储学生信息，包括学号、姓名、成绩等，并实现学生信息录入、查询、排序等功能。图书馆管理系统使用结构体存储书籍信息，包括书名、、ISBN、借阅状态等，并实现书籍借阅、归还、查询等功能。员工信息管理系统使用结构体存储员工信息，包括工号、姓名、部门、职位、薪资等，并实现员工信息录入、修改、查询等功能。结构体编程实践5本节我们将通过一个综合案例来展示结构体在实际编程中的应用。1学生信息管理设计一个学生信息管理系统，存储和管理学生的个人信息。2数据结构使用结构体来存储每个学生的信息，例如姓名、学号、成绩等。3功能实现实现添加、删除、修改、查询等操作，方便管理学生信息。4界面设计使用图形界面或命令行界面，提供用户友好的交互体验。通过这个案例，我们将深入理解结构体在数据组织和管理方面的优势，以及如何利用结构体进行实际编程。