第11单元 * 结构体与共用体 * 位运算

第11单元*结构体与共用体*位运算

学习要求 • 一般了解结构体变量的定义、引用 • 一般了解共用体变量的定义、引用 • 一般了解枚举类型 • 一般了解自定义类型 • 一般了解位运算符和位运算

问题提出 • 管理学生档案：假设每个学生信息包括学号、姓名、性别、年龄、成绩、地址。 • 这些信息是一个整体，相互联系。在管理时如果以学生为一个管理单位，将这些数据组合在一起，将便于引用。这样的数据结构称为“结构体”。在其他高级语言中称为“记录” 。

解决办法 struct student{ //声明结构体struct student int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[40]; }; struct student stu1={10010,"Liping",'M',19,87.5,"Bejing"};//定义结构体变量 printf(“%s,%s”,stu1.name,stu1.addr); //引用结构体变量的成员

概述 • 基本数据类型包括整型、实型、字符型。 • 数组属于构造类型数据，数组中各元素属于同一基本类型。 • 结构体就是将各种类型的数据组合成一个有机的整体。结构体的成员可以是不同的数据类型。

声明结构体 • 形式： • struct 结构体名{ • 成员表列 • }； • 说明： • 成员表列的每个成员都应进行类型说明 • 格式：类型名成员名; 分号不能少！

例：声明一个日期结构体 • 日期包含年月日，可以这样声明 struct date{ int year; int month; int day; };

还可以直接定义，不出现结构体名 定义结构体变量 • 先声明结构体，再定义结构体变量。如： struct student stu1,stu2; struct date birthday; • 在声明结构体的同时定义变量。如： struct date{ int year; int month; int day; }birthday; struct student{ int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[40]; }stu1,stu2;

结构体类型的几点说明 • 类型与变量是两个概念。在编译时类型不分配空间，只对变量分配空间，可以对变量进行读写。 • 结构体中的成员，又称为域（field），可以单独使用。地位与变量相当。引用方法： • 结构体变量名.成员名 • 例：birthday.month • 例：stu1.age

结构体成员可以是结构体 struct date{ int year; int month; int day; }; struct student{ int num; char name[20]; char sex; struct date birthday; float score; char addr[40]; }stu1,stu2; struct student结构引用name： stu1.name 引用day： stu1.birthday.day

结构体变量的引用 • 只能引用结构体变量的成员，与变量一样使用（赋值、计算、输出、求地址）。不能整体引用结构体变量。 • stu1.num=10010; • scanf(“%s”,stu1.name); • sum=stu1.score+stu2.score; • stu1.age++; • printf(“%c”,stu1.sex); • struct student *p=&stu1; //stu1首地址 • char *q=&stu1.name; //stu1成员name的首地址

结构体变量的初始化 • 可以象变量或数组一样，在定义时初始化。 void main() { struct student{ int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[40]; } stu1={10010,"Lining",'M',19,87.5,"Bejing"}; ; struct student stu1={10010,"Liping",'M',19,87.5,"Bejing"};

结构体数组 • 一个结构体变量可以放一组数据（一个学生的信息）；若干个学生的信息可以用结构体数组存放。请思考如何定义数组、初始化、输入、引用。编程求平均成绩、输出成绩最好的学生信息。

结构体数组的定义和引用 • 声明结构体同时定义数组： • struct student {……} stu[10]; • 先声明结构体，再定义结构体数组： • struct student {……}; • struct student stu[10]; • 可以定义并同时初始化： • struct student stu[10]={{10010,"Liping",'M',19,87.5,"Bejing"},{},……}; • 引用： • stu[i].score

p p++ *指向结构体指针 struct student • 结构体变量的指针（地址）就是该结构体变量所占据的内存段的起始地址。可以通过指针变量指向结构体变量。 • 注意结构体指针的+1运算指针怎么移动？

*学生例题改用指针解决 • 定义一个指向结构体的指针变量： • sturct student *p; • 指向数组： • p=stu; • 引用： • (*p).score //注意必须加括号 • 指针移动： • p++

*几点说明 • 定义指向结构体的指针变量p，可以将结构体变量的起始地址赋给p。 • (*p)指向结构体变量，(*p).成员名指向结构体变量的成员。注意：必须加括号。*p.成员名相当于*(p.成员名)。 • 指向成员也可用形式： • p->成员名 • 结构体变量.成员名== (*p).成员名==p->成员名等效等效

例题：投票统计 • 有3个人，张三，李四，王五，10个人参加投票，得票最高的当选。 • 声明一个结构体，包括姓名和票数两个成员 • struct person{ • char name[20]; • int count; • }; • 定义一个struct person的数组，三个数组元素 • struct person leader[3]={{“张三”,0}, {“李四”,0},{“王五”,0}}; • 用循环进行投票（输入姓名），统计相应得票数 • 找出得票最多的那个人

**共用体 • 使几个不同的变量共同占用一段内存地址的结构称为“共用体”类型的结构。 • 定义共用体类型变量的形式： • union 共用体名{ • 成员表列 • }变量表列; • 引用共用体变量： • 共用体变量名.成员名

**共用体引用： a.i=10; printf(“%c”,a.ch); 不能整体引用共用体变量定义： union data{ int i; char ch; float f; }a,b,c; 或定义好union data后，再 union data a,b,c;

**共用体与结构体区别 • 共用体所占内存字节数是最大的成员的字节数；结构体所占内存字节数是所有成员的字节数和。 • 共用体某个时刻只有一个成员在起作用；结构体每个成员都有自己的空间，各自独立存在。 • a.i=10; • a.ch=‘a’; • a.f=1.5; //前面两条语句失去意义，a.i和a.ch不能再引用 • 共用体所有成员的地址相同；结构体每个成员地址不同。 • 不能把共用体变量作为函数参数，结构体可以。

**枚举类型 • 如果一个变量只有几种可能，可以定义为枚举类型。 • “枚举”：将变量的值一一列举出来。变量的值只限于列举出来的值。 • 声明枚举类型用enum开头。 • 例：enum weekday {sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat}; • 对于编译系统，将枚举元素作为常量处理，按定义顺序使它们的值为0，1，…… • 定义枚举类型的变量： • enum weekday workday; • workday=mon; • printf(“%d”,workday); //打印出1

**用typedef定义类型 • 用typedef声明新的类型名来代替已有的类型名。 • 例： • typedef int INTEGER; • typedef float REAL; • INTEGER a,b; //等效 int a,b; • REAL x,y; //等效 float x,y; • typedef并不创建新的类型，只是创建了便于使用的标签。 • typedef与#define不同：typedef解释由编译器，#define是预处理。 typedef给出的符号仅限于类型，#define是文本替代。

*位运算 • 位运算是指对二进制位的运算。 • 系统软件的编写、计算机的检测和控制都要用到位运算。 • 可以向远程设备发送一两个字节来控制该设备，其中的每一位都有特定的含义。 • 可以使用代表特定项目的特定位来存储操作系统的关于文件的信息。 • 许多压缩和加密操作都对单独的位进行操作。

*位运算符和位运算

00000011 & 00000101 00000001 *位运算实例计算：3&5 =1 可以利用按位与运算取二进制的某些（个）位：设计一个数，将需要保留的这些位上置1，其余位置0，进行按位与运算。思考：有个数01010101（84），想保留左起1、2、4位？实例： IP地址：10.11.168.69 子网掩码：255.255.255.0 进行位与运算，找出网段

00000011 | 00000101 00000111 *位运算实例计算：3|5 =7 可以利用按位或运算使二进制的某些（个）位置1：设计一个数，将需要置1的这些位上置1，其余位置0，进行按位或运算。思考：有个数00110000，将高4位保留，低4位全部置1？

~ 00000011 11111100 *位运算实例计算：~3 = -4 思考：要使某个整数a的最低位为0，其余各位保留。怎么实现？(要保证算式对于2字节或4字节系统都正确）对于2字节：a&0177776 对于4字节：a&037777777776 统一：a&~1

00000011 ^ 00000101 00000110 *位运算实例可以利用按位异或运算，使特定位翻转（1变0，0变1）：设计一个数，将需要翻转的位置1，其余置0，进行按位异或运算。思考：将01111010低4位翻转？计算：3^5 = 6 思考：假设 int a=3,b=4; 执行：a=a^b;b=bâ;a=a^b; 问a,b值？前2：b=b^(a^b)=b^bâ=0â=a 第3：a=a^bâ=aâ^b=0^b=b 不要中间变量交换两个变量的值

*位运算实例 • a=15，计算a<<2=? • 00001111左移2位=00111100，答案为60。 • 左移1位运算相当于乘以2 • a=64，计算a>>2=? • 01000000右移2位=00010000，答案为16。 • 右移1位运算相当于除以2

*位运算实例 • 取一个整数右端开始的4~7位。 • 右移4位，使这4位为最低4位； • 取最低4位为1、其余各位为0的数（表示为~(~0<<4)），进行按位与运算；

*位运算实例 • 循环移位：将16位整数a右循环移动n位。 • 将a右端n位放到b中的高n位（a左移16-n位）； • 将a右移n位； • 将a与b进行按位或运算； a

实验指导 • 定义一个结构体变量（包括年、月、日）。输入一个日期，计算该日在本年中是第几天？ • 提示： • 用数组表示每个月的天数 • int a[12]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}； • 注意闰年的判断：如果是闰年，a[1]=29; • 计算第几天，将这个月之前的月份天数相加再加上日子。

实验指导 • 设计一个函数print，输出一个学生的成绩数组，该数组中有3个学生的数据记录，每个记录包括编号num、姓名name、成绩数组score[3]，用主函数输入这些记录，用print函数输出这些记录。 • 定义结构体：必须在程序开始的位置定义，不能在main中定义 struct student{ int num; char name[20]; int score[3]; }; • 定义函数： void print(struct student p){ printf("%d,%s,%d,%d,%d\n",p.num,p.name,p.score[0], p.score[1],p.score[2]); }

实验指导 • 有3个学生，每个学生的数据包括学号、姓名、3门课程的成绩。从键盘输入这3个学生的数据，然后打印出3门课程的总平均成绩，以及最高分的学生的数据。 • 在上一题的基础上完成。 • 引用分数： • stu[i].score[k] //表示第i个学生的第k门课程成绩 • 计算每人的平均分 • 找最高平均分是谁

**实验指导 • 实现从一个整数a中取出自右端开始的n～m位。 • 选做：参考课件。

**实验指导 • 实现对一个整数进行左右循环移位。要求要循环位移的数a是一个八进制数，同时，移动位数n小于0时表示左移；大于0时表示右移。 • 选做：参考课件。

**实验指导 • 实现在任意给出一个数的原码时，能够得到该数的补码。 • 选做。 • 提示： • 正数补码：与原码相同 • 负数补码：高位外取反+1

第11单元 * 结构体与共用体 * 位运算

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