11结构体、联合体与枚举类型
C#程序设计 第11章 结构体、联合体与位运算
第11章结构体、联合体与位运算本章介绍结构体、联合体及枚举类型等三种新的构造型数据类型以及位运算的基本方法，包括结构体的含义；结构体类型变量的定义、引用及初始化方法；结构体数组的定义和数组元素的引用；结构体类型指针的概念及链表的基本操作方法；联合体的含义；联合体类型变量的定义方法；枚举类型的定义； TYPEDEF的作用和位运算的基本方法等。
11.1 结构体类型通过前面有关章节的学习，我们认识了整型、实型、字符型等C语言的基本数据类型，也了解了数组这样一种构造型的数据结构，它可以包含一组同一类型的元素。
但仅有这些数据类型是不够的。
在实际问题中，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。
例如，在新生入学登记表中，一个学生的学号、姓名、性别、年龄、总分等，它们属于同一个处理对象，却又具有不同的数据类型。
如图11-1。
每增加、删减或查阅一个学生记录，都需要处理这个学生的学号、姓名、性别、年龄、总分等数据，因此，有必要把一个学生的这些数据定义成一个整体。
图11-1虽然数组作为一个整体可用来处理一组相关的数据，但不足的是，一个数组只能按序组织一批相同类型的数据。
对于一组不同类型的数据，显然不能用一个数组来存放，因为数组中各元素的类型和长度都必须一致。
为了解决这个问题，Ｃ语言中给出了另一种构造数据类型——“结构体”。
11.1.1 结构体类型与结构体变量结构体是一种构造类型，它由若干“成员”组成。
每一个成员可以是一个基本数据类型或者又是一个构造类型。
结构体既然是一种构造而成的数据类型，那么在使用之前必须先定义它，如同在调用函数之前要先定义或声明一样。
定义一个结构体类型的一般形式为：struct 结构体名{ 成员1 类型1；成员2 类型2；...成员n 类型n；}；“结构体”这个词是根据英文单词structure译出的。
结构体中的每个成员均须作类型说明，成员名的命名应符合标识符的书写规定，成员名可以与程序中的变量名同名，二者不代表同一对象，互不干扰。
结构体共同体和枚举型
访问共同体的成员同样使用成员 访问运算符“.”，但是由于共同 体成员共享内存，因此同一时间 只能访问其中一个成员的值。例 如，`union_var.member`。
访问枚举类型的变量时，可以 直接使用枚举常量名来赋值或 比较。例如，`enum_var = ENUM_CONSTANT` 或 `if (enum_var == ENUM_CONSTANT)`。
结构体（struct）
结构体是一种复合数据类型，它可以包含多个不同类型的数据成员。在内存中，结构体通 常占用连续的内存空间，每个数据成员按照定义的顺序依次存储。
共同体（union）
共同体也是一种复合数据类型，它允许在相同的内存位置存储不同的数据类型。但是，共 同体的所有成员共享同一块内存空间，因此它们的存储是覆盖的，即同一时间只能存储其 中一个成员的值。
结构体共同体和枚举型
$number {01}
目 录
• 结构体概述 • 共同体概述 • 枚举型概述 • 结构体、共同体和枚举型的比较 • 结构体、共同体和枚举型的应用
案例 • 总结与展望
01
结构体概述
定义与特点
01
结构体是一种用户自定 义的数据类型，允许将 不同类型的数据组合成
一个有机的整体。
02
结构体可以作为函数参数和返回值，实现数据 的整体传递和处理。
结构体的声明与定义
结构体的声明使用关键字`struct`，后面跟结构体的名称和数据成员的列表。 结构体的定义需要在声明之后进行，定义时要指定每个数据成员的类型和名称。
可以使用结构体变量来存储和操作结构体类型的数据。
02
共同体概述
定义与特点
枚举型
适用于定义一组具有固定整数值的常量的情况，例如表示一周的几天、颜色名称等。枚举类型可以提高 代码的可读性和可维护性，同时减少因使用魔法数字（硬编码的常量）而导致的错误。
C51的数据类型
C51的数据类型C51是一种常用的单片机型号，广泛应用于嵌入式系统和微控制器开发中。
在C51编程中，数据类型是非常重要的概念，它决定了变量在内存中的存储方式和所占用的空间大小。
本文将详细介绍C51的数据类型及其特点。
一、基本数据类型1. 位（bit）：C51的最小存储单位是位，它只能存储0或1。
位类型的变量在内存中占用1位空间。
2. 位域（bit-field）：位域是一种特殊的数据类型，它允许将一个字节中的位划分为多个字段，并为每个字段指定不同的位数。
位域可以节省内存空间，提高程序的执行效率。
3. 字节（byte）：字节是C51中最基本的数据类型，它占用8位空间，可以存储-128到127之间的整数。
4. 无符号字节（unsigned byte）：无符号字节是字节的一种特殊类型，它只能存储0到255之间的整数。
5. 半字（halfword）：半字是由两个字节组成的数据类型，它占用16位空间，可以存储-32768到32767之间的整数。
6. 无符号半字（unsigned halfword）：无符号半字是半字的一种特殊类型，它只能存储0到65535之间的整数。
7. 字（word）：字是由四个字节组成的数据类型，它占用32位空间，可以存储-2147483648到2147483647之间的整数。
8. 无符号字（unsigned word）：无符号字是字的一种特殊类型，它只能存储0到4294967295之间的整数。
二、扩展数据类型1. 长整型（long）：长整型是C51中的扩展数据类型，它占用4个字节空间，可以存储更大范围的整数，从-2147483648到2147483647之间。
2. 无符号长整型（unsigned long）：无符号长整型是长整型的一种特殊类型，它只能存储0到4294967295之间的整数。
3. 单精度浮点型（float）：单精度浮点型是一种用于表示带小数部分的数值的数据类型，它占用4个字节空间，可以存储小数。
C51的数据类型
C51的数据类型引言概述：C51是一种常用的微控制器，广泛应用于嵌入式系统中。
在C51编程中，了解和正确使用数据类型是非常重要的。
本文将详细介绍C51的数据类型，包括基本数据类型、派生数据类型、数组和指针、结构体和联合体、枚举类型。
一、基本数据类型：1.1 位类型（bit）：C51中最小的数据类型，只能存储0或1，用于表示开关状态等。
1.2 字符类型（char）：用于存储一个字符，占用一个字节的内存空间，范围为-128到127。
1.3 整数类型（int）：用于存储整数值，占用两个字节的内存空间，范围为-32768到32767。
二、派生数据类型：2.1 无符号整数类型（unsigned）：用于存储非负整数值，范围为0到65535。
2.2 短整数类型（short）：用于存储较小的整数值，占用一个字节的内存空间，范围为-128到127。
2.3 长整数类型（long）：用于存储较大的整数值，占用四个字节的内存空间，范围为-2147483648到2147483647。
三、数组和指针：3.1 数组：C51中的数组是一种存储相同类型数据的集合，可以按照索引访问其中的元素。
数组的大小在声明时确定，可以是一维或多维的。
3.2 指针：指针是一种特殊的数据类型，用于存储内存地址。
在C51中，指针可以指向任何类型的数据。
通过指针，可以实现对内存中数据的直接访问和操作。
四、结构体和联合体：4.1 结构体：结构体是一种自定义的数据类型，可以将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。
结构体的成员可以是基本数据类型或其他结构体。
4.2 联合体：联合体是一种特殊的结构体，所有成员共享同一块内存空间。
联合体的大小取决于最大成员的大小，只能同时存储一个成员的值。
五、枚举类型：5.1 枚举类型：枚举类型用于定义一组命名的常量，可以提高程序的可读性。
在C51中，枚举类型的取值范围为整数类型。
总结：C51的数据类型包括基本数据类型（位类型、字符类型、整数类型）、派生数据类型（无符号整数类型、短整数类型、长整数类型）、数组和指针、结构体和联合体、枚举类型。
结构体、联合体、枚举
联合体与结构体类似，但联合体所有成员 共享同一块内存空间，因此同一时间只能 存储其中一个成员的值。
枚举编程实践
定义枚举类型
使用`enum`关键字定义枚举类 型，指定枚举中各个常量的名
称和值。
创建枚举变量
定义枚举类型后，可以创建该 类型的变量，用于存储枚举常 量中的一个值。
使用枚举常量
在程序中使用枚举常量时，可以 直接使用其名称，编译器会自动 将其转换为对应的整数值。
特点
联合体的所有成员共 享同一块内存空间， 其大小等于最大的成 员。
联合体的成员可以是 任何数据类型，包括 基本数据类型、结构 体、数组等。
联合体中的成员不能 同时被访问，即同一 时间只能使用其中一 个成员。
联合体的作用
0102Βιβλιοθήκη 03节省内存空间由于联合体的所有成员共 享同一块内存空间，因此 可以节省内存空间。
结构体的创建与初始化
01
stu2.age = 21;
02
stu2.score = 90.5;
03
// 输出结构体变量的值
结构体的创建与初始化
要点一
printf("Student 1
Name = %s, Age = %d, Score = %.1fn", , stu1.age, stu1.score);
联合体
联合体允许在相同的内存位置存储 不同的数据类型，但一次只能使用 其中之一。适用于节省空间或实现 特殊的数据处理逻辑。
枚举
枚举用于定义一组命名的整型常量， 适用于表示一组相关的值或状态。
优缺点对比
优点
可以包含多个不同类型的数据，方便数据管理和操作；提高了代码的可读性和可维护性。
第11章 联合共用体和枚举类型
第11章 联合共用体和枚举类型前面讨论的结构体是由若干个不同数据类型的成员所组成的一种构造数据类型，它的每一个成员都占用一定的内存空间。
在实际使用中，组成构造类型的数据成员在其生命期的每一个时刻往往只需一个成员在内存中，为此，C 语言系统本着从节省内存的角度出发，提供了一种称为联合共用体的构造数据类型。
11.1 联合共用体联合共用体又称共用体或联合体，它与结构体一样，也是C 语言提供的一种构造数据类型，而联合共用体中各个成员不占用专门的内存空间，全体成员共用一块内存空间。
也就是说任何时刻，联合共用体的存储单元中只能存放它的一个成员的数据，而不同的时刻可以存放不同成员，甚至是不同数据类型的成员。
所谓的联合共用体就是指各成员联合起来共同占用一块内存存储空间。
联合共用体和结构体的存储比较如图11-1所示。
结构体struct student {int num; char name[8]; float score; }; 联合共用体 union student {int num; char name[8]; float score; };由此可见，“共用存储区域，每次只能放入它的一个成员”的特征是联合共用体与结构体的惟一区别。
只要牢记这一特征，我们就不妨把联合共用体看成是结构体的特例。
只要不与这个特征发生冲突，结构体中能使用的处理手段都可以在联合共用体中使用。
联合共用体类型的声明与结构体类型的声明非常相似，例如： union 联合共用体类型名 {类型 成员名1; 类型 成员名2; … };联合共用体变量的定义也与结构体变量的定义非常相似，例如： union data {图11-1 结构体与联合共用体的存储比较numscorename 14字节 (a) 结构体(b) 联合共用体int a;char b;float c;} x, y, z; /* 声明联合共用体的同时定义联合共同体变量x，y，z */union data n, m, r; /* 定义联合共用体变量n，m，r */或者：union {int a;char b;float c;} x, y, z; /* 匿名定义联合共同体变量x，y，z */前一个声明了类型名，又定义了变量；后一个没声明类型名，只定义了变量。
在st语言中枚举体 联合体 结构体区别
在C语言中，枚举体、联合体和结构体是用来定义新的数据类型的关键字。
它们都能够帮助程序员更好地组织数据，提高代码的可读性和可维护性。
在本文中，我们将深入探讨这三种数据类型的区别和特点。
一、枚举体（enum）1. 枚举体是一种由程序员定义的数据类型，用来表示一组有限的取值范围。
2. 在定义枚举体时，需要使用关键字enum，然后在花括号中列出枚举的取值。
3. 枚举体的每个取值都有一个对应的整数值，默认从0开始递增。
4. 枚举体可以用来定义一些常用的状态值，比如星期几、月份等。
5. 枚举体的定义形式如下：```enum Weekday {Monday,Tuesday,Wednesday,Thursday,Friday,Saturday,Sunday};```二、联合体（union）1. 联合体也是一种由程序员定义的数据类型，用来表示相同的内存空间可以存储不同类型的数据。
2. 在定义联合体时，需要使用关键字union，然后在花括号中列出联合体的成员。
3. 联合体的大小等于其最大成员的大小。
4. 联合体的所有成员共享同一块内存，可以存储不同类型的数据。
5. 联合体可以用来节省内存空间，但在使用时需要谨慎，以避免数据混乱。
6. 联合体的定义形式如下：```union Data {int i;float f;char str[20];};```三、结构体（struct）1. 结构体是一种由程序员定义的复合数据类型，用来表示一组不同类型的数据。
2. 在定义结构体时，需要使用关键字struct，然后在花括号中列出结构体的成员。
3. 结构体的成员可以是不同类型的数据，可以是基本类型、数组、指针等。
4. 结构体的大小等于所有成员大小的总和，但可能会因为对齐规则而有所增加。
5. 结构体可以用来表示复杂的数据结构，比如学生信息、员工信息等。
6. 结构体的定义形式如下：```struct Student {int id;char name[20];float score;};```枚举体、联合体和结构体是C语言中用来定义新的数据类型的关键字，它们分别用来表示有限取值范围的枚举、共享内存空间的联合和复合数据类型的结构。
结构体、共用体和枚举型
优缺点比较
优点
节省内存空间；可以方便地处理多种数据类型。
缺点
由于所有成员共享同一块内存空间，因此每次只能使用其中一个成员；使用不 当可能导致数据丢失或混乱。
优缺点比较
优点
增加了代码的可读性和可维护性；提供了类型检查，减少了 错误的可能性。
缺点
相对于整数类型，枚举型的处理速度较慢；占用内存空间相 对较大。
枚举型
枚举型通常用于定义一组命名的 整数值，这些值可以增加代码的 可读性和可维护性。例如，可以 使用枚举型来定义一周中的天数 或一个月中的月份。
优缺点比较
优点
可以方便地组合和管理多个不同类型 的数据；提供了数据的封装和隐藏， 增加了代码的安全性；可以方便地传 递和返回多个值。
缺点
相对于基本数据类型，结构体的处理 速度较慢；占用内存空间相对较大。
共用体在节省内存空间中的应用
节省存储空间
共用体允许在相同的内存位置存储不同的数据类型，通过共享内 存空间来节省存储空间。
实现多态性
共用体可以在不同的上下文中表示不同的数据类型，从而实现一 种多态性的效果。
处理异构数据
当需要处理不同类型的数据时，可以使用共用体来统一表示这些 数据，简化数据处理的过程。
实现多态性
通过共用体，可以在相同 的内存空间中存储不同类 型的数据，从而实现多态 性。
方便数据处理
在某些情况下，使用共用 体可以更方便地处理数据。
共用体的声明与定义
声明
定义
初始化
访问成员
注意事项
在C语言中，可以使用 `union`关键字来声明一 个共用体。例如： `union Data { int i; float f; char str[20]; };`