跳到主要内容

C 语言自定义数据结构

介绍​

在C语言中，数据结构是组织和存储数据的方式。虽然C语言提供了基本的数据类型（如 int、float、char 等），但在实际编程中，我们经常需要将多个相关的数据组合在一起，形成更复杂的数据结构。这时，自定义数据结构就派上了用场。

C语言中的自定义数据结构主要包括以下三种：

  1. 结构体（Struct）：用于将不同类型的数据组合在一起。
  2. 联合体（Union）：允许在同一内存位置存储不同的数据类型。
  3. 枚举类型（Enum）：用于定义一组命名的整数常量。

本文将逐步讲解这些概念，并通过代码示例和实际案例帮助你理解它们的应用。

结构体（Struct）​

结构体是C语言中最常用的自定义数据结构。它允许你将多个不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。

定义结构体​

c
struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

在这个例子中，我们定义了一个名为 Person 的结构体，它包含三个成员：name（字符数组）、age（整数）和 height（浮点数）。

使用结构体​

定义结构体后，我们可以声明结构体变量并访问其成员：

c
#include <stdio.h>

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

int main() {
    struct Person person1;
    strcpy(person1.name, "Alice");
    person1.age = 25;
    person1.height = 1.68;

    printf("Name: %s\n", person1.name);
    printf("Age: %d\n", person1.age);
    printf("Height: %.2f\n", person1.height);

    return 0;
}

输出：

Name: Alice
Age: 25
Height: 1.68
提示

你可以使用 typedef 关键字为结构体定义一个别名，从而简化代码：

c
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    float height;
} Person;

这样，你可以直接使用 Person 来声明变量，而不需要每次都写 struct Person。

联合体（Union）​

联合体与结构体类似，但它的所有成员共享同一块内存空间。这意味着联合体的大小等于其最大成员的大小。

定义联合体​

c
union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

在这个例子中，Data 联合体包含三个成员：i（整数）、f（浮点数）和 str（字符数组）。它们共享同一块内存。

使用联合体​

c
#include <stdio.h>

union Data {
    int i;
    float f;
    char str[20];
};

int main() {
    union Data data;
    data.i = 10;
    printf("data.i: %d\n", data.i);

    data.f = 3.14;
    printf("data.f: %.2f\n", data.f);

    strcpy(data.str, "Hello");
    printf("data.str: %s\n", data.str);

    return 0;
}

输出：

data.i: 10
data.f: 3.14
data.str: Hello
警告

联合体的成员共享内存，因此修改一个成员的值可能会影响其他成员的值。在使用联合体时，请确保你清楚地知道当前存储的是哪个成员。

枚举类型（Enum）​

枚举类型用于定义一组命名的整数常量。它可以使代码更具可读性。

定义枚举类型​

c
enum Weekday {
    Monday,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

在这个例子中，Weekday 枚举类型定义了一周的七天，每个枚举常量默认从0开始递增。

使用枚举类型​

c
#include <stdio.h>

enum Weekday {
    Monday,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

int main() {
    enum Weekday today = Wednesday;
    printf("Today is day number: %d\n", today);

    return 0;
}

输出：

Today is day number: 2
备注

你可以为枚举常量显式赋值：

c
enum Weekday {
    Monday = 1,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

这样，Monday 的值为1，Tuesday 的值为2，依此类推。

实际案例：学生管理系统​

让我们通过一个实际案例来展示自定义数据结构的应用。假设我们需要实现一个简单的学生管理系统，存储学生的姓名、年龄和成绩。

c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    float score;
} Student;

void printStudent(Student s) {
    printf("Name: %s\n", s.name);
    printf("Age: %d\n", s.age);
    printf("Score: %.2f\n", s.score);
}

int main() {
    Student student1;
    strcpy(student1.name, "Bob");
    student1.age = 20;
    student1.score = 88.5;

    printStudent(student1);

    return 0;
}

输出：

Name: Bob
Age: 20
Score: 88.50

在这个案例中，我们使用结构体 Student 来存储学生的信息，并通过函数 printStudent 打印学生的详细信息。

总结​

C语言中的自定义数据结构（结构体、联合体和枚举类型）为我们提供了强大的工具来组织和操作复杂的数据。通过本文的学习，你应该已经掌握了如何定义和使用这些数据结构。

附加资源​

练习​

  1. 定义一个结构体 Book，包含书名、作者和价格。编写一个程序，输入并打印一本书的信息。
  2. 使用联合体实现一个程序，允许用户输入一个整数或浮点数，并打印其值。
  3. 定义一个枚举类型 Color，包含红、绿、蓝三种颜色。编写一个程序，根据用户输入的颜色打印相应的颜色名称。

希望本文对你理解C语言自定义数据结构有所帮助！继续加油学习吧！