C語言深入了解自定義數(shù)據(jù)類型的使用

更新時(shí)間：2022年04月21日 10:13:53 作者：清風(fēng)自在?流水潺潺

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C語言自定義數(shù)據(jù)類型的結(jié)構(gòu)體、枚舉和聯(lián)合的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、自定義數(shù)據(jù)類型（上）

類型命名關(guān)鍵字 (typedef)

C語言中可以對(duì)類型賦予新名字

語法：

typedef Type New TypeName;

注意：typedef 并沒有創(chuàng)建新類型，只是創(chuàng)建了類型別名

深入 typedef 應(yīng)用

typedef 可在函數(shù)中定義“局部類型名”
typedef 常用于簡化類型名(如: unsigned long long)
typedef 定義類型名，能夠以統(tǒng)一的方式創(chuàng)建變量(Type var; )

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
typedef  unsigned char  byte;
void func()
{
    typedef  byte  uint8;
    uint8 var = 200;
    byte  b   = var;   // 本質(zhì)為相同類型變量之間的初始化
    printf("sizeof(uint8) = %d\n", sizeof(uint8));
    printf("var = %d\n", var);
    printf("b = %d\n", b);
}
int main()
{
    // uint8 var = 1;   // ERROR
    byte b = 128;
    func();
    printf("sizeof(byte) = %d\n", sizeof(byte));
    printf("b = %d\n", b);
    return 0;
}

??????下面為輸出結(jié)果：

????需要注意：本代碼中的 byte 和 uint8 為同一個(gè)自定義類型，所以它們之間可以相互賦值。

再來看一段代碼：

#include <stdio.h>
typedef  float(FArr5)[5];        // 定義數(shù)組類型名
typedef  int(IFuncII)(int, int); // 定義函數(shù)類型名
typedef  FArr5*    PFArr5;
typedef  IFuncII*  PIFuncII;
float g_arr[5] = {0.1, 0.2, 0.3};
int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int main()
{
    FArr5* pa = &g_arr;  // float(*)[5]
    IFuncII* pf = add;   // int(*)(int,int)
    PFArr5   npa = pa;
    PIFuncII npf = pf;
    int i = 0;
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("%f\n", (*pa)[i]);
        printf("%f\n", (*npa)[i]);
    }
    printf("%d\n", pf(2, 3));
    printf("%d\n", npf(2, 3));
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里要特別注意函數(shù)指針的用法，可以通過 typedef 使得函數(shù)指針的定義簡化。

C語言中的結(jié)構(gòu)體（ struct )

struct 是C語言中的自定義類型關(guān)鍵字
struct能夠定義不同數(shù)據(jù)類型變量的集合類型

語法：

struct TypeName

{

Type1 var1;

Type2var2;

......;

typeN varn;

};

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Student
{
    char name[20];
    int id;
    short major;
};
int main()
{
    struct Student s1 = {"Autumn", 908, 1};
    struct Student s2 = s1;
    printf("s1.name = %s\n", s1.name);
    printf("s1.id = %d\n", s1.id);
    printf("s1.major = %d\n", s1.major);
    strcpy(s2.name, "Hu");
    s2.id = 909;
    s2.major = 2;
    printf("s2.name = %s\n", s2.name);
    printf("s2.id = %d\n", s2.id);
    printf("s2.major = %d\n", s2.major);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

小結(jié)

C語言中通過 typedef 關(guān)鍵字對(duì)數(shù)據(jù)類型賦予新名字
typedef 并不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)全新的數(shù)據(jù)類型
struct 是C語言中的自定義類型關(guān)鍵字
struct 用于創(chuàng)建不同數(shù)據(jù)類型變量的集合類型

二、自定義數(shù)據(jù)類型（中）?????

深入 struct 結(jié)構(gòu)體類型

struct 結(jié)構(gòu)體變量的本質(zhì)是變量的集合
struct 結(jié)構(gòu)體變量中的成員占用獨(dú)立的內(nèi)存
struct 結(jié)構(gòu)體類型可用 typedef 賦予新類型名
可定義struct 結(jié)構(gòu)體類型的指針，并指向?qū)?yīng)類型的變量
struct 結(jié)構(gòu)體類型可先前置聲明，再具體定義
前置類型聲明只能用于指針定義
類型完整定義之后才能進(jìn)行變量定義
struct 結(jié)構(gòu)體類型可以省略類型名
類型名省略時(shí)，每次創(chuàng)建變量必須給出完整結(jié)構(gòu)體定義
struct 結(jié)構(gòu)體類型可以省略類型名（無名結(jié)構(gòu)體類型)
類型名省略時(shí)，每次創(chuàng)建變量必須給出完整結(jié)構(gòu)體定義
無名結(jié)構(gòu)體類型總是互不相同的類型（互不兼容)

先看第1段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef  struct Student  Stu;
struct Student
{
    char name[20];
    int id;
    short major;
};
int main()
{
    Stu s;
    Stu* ps = &s;
    strcpy(ps->name, "Autumn");
    ps->id = 1;
    ps->major = 908;
    (*ps).major = 910;   // ==> s.major = 910
    printf("s.name = %s\n", s.name);
    printf("s.id = %d\n", s.id);
    printf("s.major = %d\n", s.major);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里注意結(jié)構(gòu)體變量指針通過 -> 操作符訪問成員變量。

再看第2段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Test;
struct Test* g_pt;    // 只要有了類型聲明就可以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的指針變量
// 必須先給出類型的完整定義才能創(chuàng)建相應(yīng)類型的變量
struct Test
{
    int a;
    int b;
};
int main()
{
    struct Test t;
    t.a = 1;
    t.b = 2;
    g_pt = &t;
    printf("g_pt = %p\n", g_pt);
    printf("g_pt->a = %d\n", g_pt->a);
    printf("g_pt->b = %d\n", g_pt->b);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里注意兩個(gè)問題：

1.只要有了類型聲明就可以創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的指針變量

2.必須先給出類型的完整定義才能創(chuàng)建相應(yīng)類型的變量

再看第3段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    struct { int a, b; } v1;
    struct { int a, b; } v2;
    struct { int a, b; }*pv;
    v1.a = 1;
    v1.b = 2;
    v2 = v1;
    pv = &v2;
    return 0;
}

這段代碼編譯會(huì)出錯(cuò)：

這段代碼充分說明無名結(jié)構(gòu)體類型總是互不相同的類型（互不兼容)

位域

現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)中，內(nèi)存使用的最小單位為字節(jié)（約定俗成)
在一些特定場(chǎng)合，可將比特位作為最小單位使用內(nèi)存
結(jié)構(gòu)體類型能夠指定成員變量占用內(nèi)存的比特位寬度（位域)

深入位域 ???????

位域成員必須是整型，默認(rèn)情況下成員依次排列
位域成員占用的位數(shù)不能超過類型寬度（錯(cuò)誤示例: char c : 9; )
當(dāng)存儲(chǔ)位不足時(shí)，自動(dòng)啟用新存儲(chǔ)單元
可以舍棄當(dāng)前未使用的位，重新啟用存儲(chǔ)單元

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
struct BW
{
    unsigned char a : 4;
    unsigned char b : 2;
    unsigned char c : 2;
};
int main()
{
    struct BW bw = {0};
    bw.a = 10;
    bw.b = 4;   // 4 大于 b 能表示的最大值，因此賦值后 b 回轉(zhuǎn)到 0
    bw.c = 3;
    printf("sizeof(struct BW) = %d\n", sizeof(struct BW));
    printf("bw.a = %d\n", bw.a);
    printf("bw.b = %d\n", bw.b);
    printf("bw.c = %d\n", bw.c);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里注意a : 4 ，所以 a 的取值范圍是 0000 ~ 1111 之間，即 0 ~ 15 之間。

再看一段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Bits1
{
    int a   : 16;
    short b : 8;
    char c  : 8;
    float f;     // float f : 32;   ==> 浮點(diǎn)型成員不能指點(diǎn)位寬度
};
struct Bits2
{
    unsigned char a : 6;
    unsigned char b : 6;
    unsigned char c : 6;
    // unsigned char d : 9;    ==> 指定的位寬度不能大于聲明類型的位寬度
};
struct Bits3
{
    unsigned char a : 4;
    unsigned char   : 0;  // 重啟一個(gè)存儲(chǔ)單元表示新的成員
    unsigned char b : 4;
};
int main()
{
    printf("sizeof(Bits1) = %d\n", sizeof(struct Bits1));
    printf("sizeof(Bits2) = %d\n", sizeof(struct Bits2));
    printf("sizeof(Bits3) = %d\n", sizeof(struct Bits3));
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里注意三點(diǎn)：

1.浮點(diǎn)型成員不能指點(diǎn)位寬度

2.指定的位寬度不能大于聲明類型的位寬度

3.unsigned char : 0 重啟一個(gè)存儲(chǔ)單元表示新的成員

小結(jié) ???????

struct 結(jié)構(gòu)體變量中的成員占用獨(dú)立的內(nèi)存
struct 結(jié)構(gòu)體類型可用 typedef 賦予新類型名
結(jié)構(gòu)體類型能夠指定成員變量占用內(nèi)存的比特位寬度
位域成員必須是整型，占用的位數(shù)不能超過類型寬度
當(dāng)存儲(chǔ)位不足時(shí)，自動(dòng)啟用新存儲(chǔ)單元

三、自定義數(shù)據(jù)類型（下）?????

C語言中的聯(lián)合體( union )

union 是C語言中的自定義類型關(guān)鍵字
union 是 struct 的兄弟關(guān)鍵字，用法上非常相似

語法：

union TypeName

{

Type1 var1;

Type2 var2;

//......

TypeN varn;

};

union 與 struct 的不同

union 類型所有成員共享同一段內(nèi)存(所有成員起始地址相同)
union 類型的大小取決于成員的最大類型
union類型的變量只能以第一個(gè) 成員類型的有效值進(jìn)行初始化

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
union UTest
{
    int a;
    float f;
};
struct STest
{
    int a;
    float f;
};
int main()
{
    union UTest ut = {987654321};
    struct STest st = {987654321, 0.1f};
    printf("union UTest size = %d\n", sizeof(union UTest));
    printf("&ut.a = %p\n", &ut.a);
    printf("&ut.f = %p\n", &ut.f);
    printf("struct STest size = %d\n", sizeof(struct STest));
    printf("&st.a = %p\n", &st.a);
    printf("&st.f = %p\n", &st.f);
    printf("ut.a = %d\n", ut.a);
    printf("ut.f = %f\n", ut.f);
    ut.f = 987654321.0f;
    printf("ut.a = %d\n", ut.a);
    printf("ut.f = %f\n", ut.f);
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

這里注意整型數(shù)據(jù)和浮點(diǎn)類型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的表示方式不一樣，所以在同一段內(nèi)存，同是4個(gè)字節(jié)，按照整型的方式解釋這4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)是一種結(jié)果，按照浮點(diǎn)數(shù)類型解釋這4個(gè)字節(jié)時(shí)就是另一種結(jié)果。

union 類型的應(yīng)用-判斷系統(tǒng)大小端 ???????

小端系統(tǒng)：低位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在低地址內(nèi)存中
大端系統(tǒng)：低位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高地址內(nèi)存中

例如，對(duì)于 unsigned ui = 1;

下面看一段判斷大小端的代碼：

#include <stdio.h>
int isLittleEndian()
{
    union
    {
        int i;
        char a[4];
    } test = {0};
    test.i = 1;
    return (test.a[0] == 1);
}
int main()
{
    printf("System Endian: %d\n", isLittleEndian());
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：

由代碼可知，1 存在低位，所以我的電腦為小端系統(tǒng)。

C語言中的枚舉類型( enum )

???????enum 是C語言中的自定義類型關(guān)鍵字
enum 能夠定義整型常量的集合類型

???????語法：

enum TypeName

{

IntConst1,

IntConst2,

//......

IntconstN

};

枚舉類型( enum )注意事項(xiàng)

第一個(gè)枚舉常量的默認(rèn)值為0
后續(xù)常量的值在前一一個(gè)常量值的基礎(chǔ)上加1
可以任意對(duì)枚舉常量指定整型值(只能指定整型值)

例如：

下面看一段代碼，感受一下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
enum Day { MON = 1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN };
enum Season { Spring, Summer = 3, Autumn, Winter = -1 };
enum { CONSTANT = 12345 };
int main()
{
    enum Day d = TUE;
    enum Season s = Winter;
    int i = SUN;
    int j = Autumn;
    printf("d = %d\n", d);   // 2
    printf("s = %d\n", s);   // -1
    printf("i = %d\n", i);   // 7
    printf("j = %d\n", j);   // 4
    d = 0;
    s = -2;
    printf("d = %d\n", d);
    printf("s = %d\n", s);
    printf("sizeof(enum Day) = %d\n", sizeof(enum Day));
    printf("sizeof(enum Season) = %d\n", sizeof(enum Season));
    printf("CONSTANT = %d\n", CONSTANT);
    // CONSTANT = 54321;
    return 0;
}

下面為輸出結(jié)果：