嵌入式 C | 结构体完全笔记,收藏!
Posted 嵌入式大杂烩
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了嵌入式 C | 结构体完全笔记,收藏!相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
来源:TechZone
作者:HarrisWilde
大家好,我是ZhengN。
本次分享一篇关于结构体的入门、提高的笔记,文章比较长,前面部分是结构体基础,已经掌握的童鞋可以跳过,直接看看后半部分的提高实例。
有的时候,我们所遇到的数据结构,不仅仅是一群数字或者是字符串那么简单。比如我们每一个人的学籍信息,学号是一个长整数,名字却是字符;甚至有更复杂的情况,这种问题在现实生活中并不少见。我们之前学过一种叫数组的数据结构,它可以允许我们把很多同类型的数据集中在一起处理。相对于之前,这已经是一次极大的进步。但是,新的问题,往往又会出现,这个时候,我们就得上更高端的装备——结构体。
相比于数组,结构体有以下的更强大的优势:
批量存储数据
存储不同类型的数据
支持嵌套
结构体的声明与定义
声明
结构体的声明使用struct
关键字,如果我们想要把我们的学籍信息组织一下的话,可以这样表示:
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
unsigned int year;//入学年份,用无符号整数表示
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
这样,我们就相当于描绘好了一个框架,以后要用的话直接定义一个这种类型的变量就好了。
定义
我们刚刚申请了一个名叫Info
的结构体类型,那么理论上我们可以像声明其他变量的操作一样,去声明我们的结构体操作,但是C语言中规定,声明结构体变量的时候,struct
关键字是不可少的。
struct 结构体类型名 结构体变量名
不过,你可以在某个函数里面定义:
#include <stdio.h>
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
unsigned int year;//入学年份,用无符号整数表示
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
;
int main(void)
/**
*在main函数中声明结构体变量
*结构体变量名叫info
*struct关键字不能丢
*/
struct Info info;
...
也可以在声明的时候就把变量名定义下来(此时这个变量是全局变量):
#include <stdio.h>
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
unsigned int year;//入学年份,用无符号整数表示
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
info;
/**
*此时直接定义了变量
*该变量是全局变量
*变量名叫info
*/
int main(void)
...
访问结构体成员
结构体成员的访问有点不同于以往的任何变量,它是采用点号运算符.
来访问成员的。比如,info.name
就是引用info
结构体的name
成员,是一个字符数组,而info.year
则可以查到入学年份,是个无符号整型。
比如,下面开始录入学生的信息:
//Example 01
#include <stdio.h>
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
unsigned int year;//入学年份,用无符号整数表示
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
;
int main(void)
struct Info info;
printf("请输入学生的学号:");
scanf("%d", &info.identifier);
printf("请输入学生的姓名:");
scanf("%s", info.name);
printf("请输入学生的入学年份:");
scanf("%d", &info.year);
printf("请输入学生的学制:");
scanf("%d", &info.years);
printf("\\n数据录入完毕\\n\\n");
printf("学号:%d\\n姓名:%s\\n入学年份:%d\\n学制:%d\\n毕业时间:%d\\n", \\
info.identifier, info.name, info.year, info.years, info.year + info.years);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 01
请输入学生的学号:20191101
请输入学生的姓名:Harris
请输入学生的入学年份:2019
请输入学生的学制:4
数据录入完毕
学号:20191101
姓名:Harris
入学年份:2019
学制:4
毕业时间:2023
初始化结构体
像数组一样,结构体也可以在定义的时候初始化,方法也几乎一样:
struct Info info =
20191101,
"Harris",
2019,
4
;
在C99标准中,还支持给指定元素赋值(就像数组一样):
struct Info info =
.name = "Harris",
.year = 2019
;
对于没有被初始化的成员,则「数值型」成员初始化为0,「字符型」成员初始化为‘\\0’。
对齐
下面这个代码,大家来看看会发生什么:
//EXample 02 V1
#include <stdio.h>
int main(void)
struct A
char a;
int b;
char c;
a = 'a', 10, 'o';
printf("size of a = %d\\n", sizeof(a));
return 0;
我们之前学过,char
类型的变量占1字节,int
类型的变量占4字节,那么这么一算,一个结构体A型的变量应该就是6字节了。别急,我们看运行结果:
//COnsequence 02 V1
size of a = 12
怎么变成12了呢?标准更新了?老师教错了?都不是。我们把代码改一下:
//EXample 02 V2
#include <stdio.h>
int main(void)
struct A
char a;
char c;
int b;
a = 'a', 'o', 10;
printf("size of a = %d\\n", sizeof(a));
return 0;
结果:
//Consequence 02 V2
size of a = 8
实际上,这是编译器对我们程序的一种优化——内存对齐。在第一个例子中,第一个和第三个成员是char
类型是1个字节,而中间的int
却有4个字节,为了对齐,两个char
也占用了4个字节,于是就是12个字节。
而在第二个例子里面,前两个都是char
,最后一个是int
,那么前两个可以一起占用4个字节(实际只用2个,第一个例子也同理,只是为了访问速度更快,而不是为了扩展),最后的int
占用4字节,合起来就是8个字节。
关于如何声明结构体来节省内存容量,可以阅读下面的这篇文章,作者是艾瑞克·雷蒙,时尚最具争议性的黑客之一,被公认为开源运动的主要领导者之一:
英文原版,中文版
结构体嵌套
在学籍里面,如果我们的日期想要更加详细一些,精确到day,这时候就可以使用结构体嵌套来完成:
#include <stdio.h>
struct Date
unsigned int year;
unsigned int month;
unsigned int day;
;
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
struct Date date;/*---入学日期,用结构体Date表示---*/
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
;
int main(void)
...
如此一来,比我们单独声明普通变量快多了。
不过,这样访问变量,就必须用点号一层层往下访问。比如要访问day
这个成员,那就只能info.date.day
而不能直接info.date
或者info,day
。
//Example 03
#include <stdio.h>
struct Date
unsigned int year;
unsigned int month;
unsigned int day;
;
struct Info
unsigned long identifier;//学号,用无符号长整数表示
char name[20];//名字,用字符数组表示
struct Date date;/*---入学日期,用结构体Date表示---*/
unsigned int years;//学制,用无符号整数表示
;
int main(void)
struct Info info;
printf("请输入学生的学号:");
scanf("%d", &info.identifier);
printf("请输入学生的姓名:");
scanf("%s", info.name);
printf("请输入学生的入学年份:");
scanf("%d", &info.date.year);
printf("请输入学生的入学月份:");
scanf("%d", &info.date.month);
printf("请输入学生的入学日期:");
scanf("%d", &info.date.day);
printf("请输入学生的学制:");
scanf("%d", &info.years);
printf("\\n数据录入完毕\\n\\n");
printf("学号:%d\\n姓名:%s\\n入学时间:%d/%d/%d\\n学制:%d\\n毕业时间:%d\\n",\\
info.identifier, info.name,\\
info.date.year, info.date.month, info.date.day,\\
info.years, info.date.year + info.years);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 03
请输入学生的学号:20191101
请输入学生的姓名:Harris
请输入学生的入学年份:2019
请输入学生的入学月份:9
请输入学生的入学日期:7
请输入学生的学制:4
数据录入完毕
学号:20191101
姓名:Harris
入学时间:2019/9/7
学制:4
毕业时间:2023
结构体数组
刚刚我们演示了存储一个学生的学籍信息的时候,使用结构体的例子。那么,如果要录入一批学生,这时候我们就可以沿用之前的思路,使用结构体数组。
我们知道,数组的定义,就是存放一堆相同类型的数据的容器。而结构体一旦被我们声明,那么你就可以把它看作一个类型,只不过是你自己定义的罢了。
定义结构体数组也很简单:
struct 结构体类型
成员;
数组名[长度];
/****或者这样****/
struct 结构体类型
成员;
;
struct 结构体类型 数组名[长度];
结构体指针
既然我们可以把结构体看作一个类型,那么也就必然有对应的指针变量。
struct Info* pinfo;
但是在指针这里,结构体和数组就不一样了。我们知道,数组名实际上就是指向这个数组第一个元素的地址,所以可以将数组名直接赋值给指针。而结构体的变量名并不是指向该结构体的地址,所以要使用取地址运算符&
才能获取地址:
pinfo = &info;
通过结构体指针来访问结构体有以下两种方法:
(*结构体指针).成员名
结构体指针->成员名
第一个方法由于点号运算符比指针的取值运算符优先级更高,因此需要加一个小括号来确定优先级,让指针先解引用变成结构体变量,在使用点号的方法去访问。
相比之下,第二种方法就直观许多。
这两种方法在实现上是完全等价的,但是点号只能用于结构体变量,而箭头只能够用于指针。
第一种方法:
#include <stdio.h>
...
int main(void)
struct Info *p;
p = &info;
printf("学号:\\n", (*p).identifier);
printf("姓名:\\n", (*p).name);
printf("入学时间:%d/%d/%d\\n", (*p).date.year, (*p).date.month, (*p).date.day);
printf("学制:\\n", (*p).years);
return 0;
第二种方法:
#include <stdio.h>
...
int main(void)
struct Info *p;
p = &info;
printf("学号:\\n", p -> identifier);
printf("姓名:\\n", p -> name);
printf("入学时间:%d/%d/%d\\n", p -> date.year, p -> date.month, p -> date.day);
printf("学制:\\n", p -> years);
return 0;
传递结构体信息
传递结构体变量
我们先来看看下面的代码:
//Example 04
#include <stdio.h>
int main(void)
struct Test
int x;
int y;
t1, t2;
t1.x = 3;
t1.y = 4;
t2 = t1;
printf("t2.x = %d, t2.y = %d\\n", t2.x, t2.y);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 04
t2.x = 3, t2.y = 4
这么看来,结构体是可以直接赋值的。那么既然这样,作为函数的参数和返回值也自然是没问题的了。
先来试试作为参数:
//Example 05
#include <stdio.h>
struct Date
unsigned int year;
unsigned int month;
unsigned int day;
;
struct Info
unsigned long identifier;
char name[20];
struct Date date;
unsigned int years;
;
struct Info getInput(struct Info info);
void printInfo(struct Info info);
struct Info getInput(struct Info info)
printf("请输入学号:");
scanf("%d", &info.identifier);
printf("请输入姓名:");
scanf("%s", info.name);
printf("请输入入学年份:");
scanf("%d", &info.date.year);
printf("请输入月份:");
scanf("%d", &info.date.month);
printf("请输入日期:");
scanf("%d", &info.date.day);
printf("请输入学制:");
scanf("%d", &info.years);
return info;
void printInfo(struct Info info)
printf("学号:%d\\n姓名:%s\\n入学时间:%d/%d/%d\\n学制:%d\\n毕业时间:%d\\n", \\
info.identifier, info.name, \\
info.date.year, info.date.month, info.date.day, \\
info.years, info.date.year + info.years);
int main(void)
struct Info i1 = ;
struct Info i2 = ;
printf("请录入第一个同学的信息...\\n");
i1 = getInput(i1);
putchar('\\n');
printf("请录入第二个学生的信息...\\n");
i2 = getInput(i2);
printf("\\n录入完毕,现在开始打印...\\n\\n");
printf("打印第一个学生的信息...\\n");
printInfo(i1);
putchar('\\n');
printf("打印第二个学生的信息...\\n");
printInfo(i2);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 05
请录入第一个同学的信息...
请输入学号:20191101
请输入姓名:Harris
请输入入学年份:2019
请输入月份:9
请输入日期:7
请输入学制:4
请录入第二个学生的信息...
请输入学号:20191102
请输入姓名:Joy
请输入入学年份:2019
请输入月份:9
请输入日期:8
请输入学制:5
录入完毕,现在开始打印...
打印第一个学生的信息...
学号:20191101
姓名:Harris
入学时间:2019/9/7
学制:4
毕业时间:2023
打印第二个学生的信息...
学号:20191102
姓名:Joy
入学时间:2019/9/8
学制:5
毕业时间:2024
传递指向结构体变量的指针
早期的C语言是不允许直接将结构体作为参数直接传递进去的。主要是考虑到如果结构体的内存占用太大,那么整个程序的内存开销就会爆炸。不过现在的C语言已经放开了这方面的限制。
不过,作为一名合格的开发者,我们应该要去珍惜硬件资源。那么,传递指针就是一个很好的办法。
将刚才的代码修改一下:
//Example 06
#include <stdio.h>
struct Date
unsigned int year;
unsigned int month;
unsigned int day;
;
struct Info
unsigned long identifier;
char name[20];
struct Date date;
unsigned int years;
;
void getInput(struct Info *info);
void printInfo(struct Info *info);
void getInput(struct Info *info)
printf("请输入学号:");
scanf("%d", &info->identifier);
printf("请输入姓名:");
scanf("%s", info->name);
printf("请输入入学年份:");
scanf("%d", &info->date.year);
printf("请输入月份:");
scanf("%d", &info->date.month);
printf("请输入日期:");
scanf("%d", &info->date.day);
printf("请输入学制:");
scanf("%d", &info->years);
void printInfo(struct Info *info)
printf("学号:%d\\n姓名:%s\\n入学时间:%d/%d/%d\\n学制:%d\\n毕业时间:%d\\n", \\
info->identifier, info->name, \\
info->date.year, info->date.month, info->date.day, \\
info->years, info->date.year + info->years);
int main(void)
struct Info i1 = ;
struct Info i2 = ;
printf("请录入第一个同学的信息...\\n");
getInput(&i1);
putchar('\\n');
printf("请录入第二个学生的信息...\\n");
getInput(&i2);
printf("\\n录入完毕,现在开始打印...\\n\\n");
printf("打印第一个学生的信息...\\n");
printInfo(&i1);
putchar('\\n');
printf("打印第二个学生的信息...\\n");
printInfo(&i2);
return 0;
此时传递的就是一个指针,而不是一个庞大的结构体。
动态申请结构体
结构体也可以在堆里面动态申请:
//Example 01
#include <stdio.h>
...
int main(void)
struct Info *i1;
struct Info *i2;
i1 = (struct Info *)malloc(sizeof(struct Info));
i2 = (struct Info *)malloc(sizeof(struct Info));
if (i1 == NULL || i2 == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
printf("请录入第一个同学的信息...\\n");
getInput(i1);
putchar('\\n');
printf("请录入第二个学生的信息...\\n");
getInput(i2);
printf("\\n录入完毕,现在开始打印...\\n\\n");
printf("打印第一个学生的信息...\\n");
printInfo(i1);
putchar('\\n');
printf("打印第二个学生的信息...\\n");
printInfo(i2);
free(i1);
free(i2);
return 0;
实战:建立一个图书馆数据库
实际上,我们建立的数组可以是指向结构体指针的数组。
代码实现如下:
//Example 02
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_SIZE 100
struct Date
int year;
int month;
int day;
;
struct Book
char title[128];
char author[48];
float price;
struct Date date;
char publisher[48];
;
void getInput(struct Book* book);//录入数据
void printBook(struct Book* book);//打印数据
void initLibrary(struct Book* lib[]);//初始化结构体
void printLibrary(struct Book* lib[]);//打印单本书数据
void releaseLibrary(struct Book* lib[]);//释放内存
void getInput(struct Book* book)
printf("请输入书名:");
scanf("%s", book->title);
printf("请输入作者:");
scanf("%s", book->author);
printf("请输入售价:");
scanf("%f", &book->price);
printf("请输入出版日期:");
scanf("%d-%d-%d", &book->date.year, &book->date.month, &book->date.day);
printf("请输入出版社:");
scanf("%s", book->publisher);
void printBook(struct Book* book)
printf("书名:%s\\n", book->title);
printf("作者:%s\\n", book->author);
printf("售价:%.2f\\n", book->price);
printf("出版日期:%d-%d-%d\\n", book->date.year, book->date.month, book->date.day);
printf("出版社:%s\\n", book->publisher);
void initLibrary(struct Book* lib[])
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
lib[i] = NULL;
void printLibrary(struct Book* lib[])
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
if (lib[i] != NULL)
printBook(lib[i]);
putchar('\\n');
void releaseLibrary(struct Book* lib[])
for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++)
if (lib[i] != NULL)
free(lib[i]);
int main(void)
struct Book* lib[MAX_SIZE];
struct Book* p = NULL;
int ch, index = 0;
initLibrary(lib);
while (1)
printf("请问是否要录入图书信息(Y/N):");
do
ch = getchar();
while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y')
if (index < MAX_SIZE)
p = (struct Book*)malloc(sizeof(struct Book));
getInput(p);
lib[index] = p;
index++;
putchar('\\n');
else
printf("数据库已满!\\n");
break;
else
break;
printf("\\n数据录入完毕,开始打印验证...\\n\\n");
printLibrary(lib);
releaseLibrary(lib);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 02
请问是否要录入图书信息(Y/N):Y
请输入书名:人类简史
请输入作者:尤瓦尔·赫拉利
请输入售价:32.25
请输入出版日期:2016-3-4
请输入出版社:中信出版集团
请问是否要录入图书信息(Y/N):N
数据录入完毕,开始打印验证...
书名:人类简史
作者:尤瓦尔·赫拉利
售价:32.25
出版日期:2016-3-4
出版社:中信出版集团
单链表
我们知道,数组变量在内存中,是连续的,而且不可拓展。显然在一些情况下,这种数据结构拥有很大的局限性。比如移动数据的时候,会牵一发而动全身,尤其是反转这种操作更加令人窒息。那么,需要需要一种数据结构来弄出一种更加灵活的“数组”,那么这,就是「链表」。
本节我们只讲讲单链表。
所谓链表,就是由一个个「结点」组成的一个数据结构。每个结点都有「数据域」和「指针域」组成。其中数据域用来存储你想要存储的信息,而指针域用来存储下一个结点的地址。如图:
当然,链表最前面还有一个头指针,用来存储头结点的地址。
这样一来,链表中的每一个结点都可以不用挨个存放,因为有了指针把他们串起来。因此结点放在哪都无所谓,反正指针总是能够指向下一个元素。我们只需要知道头指针,就能够顺藤摸瓜地找到整个链表。
因此对于学籍数据库来说,我们只需要在Info结构体中加上一个指向自身类型的成员即可:
struct Info
unsigned long identifier;
char name[20];
struct Date date;
unsigned int years;
struct Info* next;
;
在单链表中插入元素
头插法
这种每次都将数据插入单链表的头部(头指针后面)的插入法就叫头插法。
如果要把学生信息加入到单链表,可以这么写:
void addInfo(struct Info** students)//students是头指针
struct Info* info, *temp;
info = (struct Info*)malloc(sizeof(struct Info));
if (info == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
getInput(info);
if (*students != NULL)
temp = *students;
*students = info;
info->next = temp;
else
*students = info;
info->next = NULL;
❝由于students存放的是头指针,因此我们需要传入它的地址传递给函数,才能够改变它本身的值。而students本身又是一个指向Info结构体的指针,所以参数的类型应该就是
❞struct Info**
。
往单链表里面添加一个结点,也就是先申请一个结点,然后判断链表是否为空。如果为空,那么直接将头指针指向它,然后next
成员指向NULL
。若不为空,那么先将next
指向头指针原本指向的结点,然后将头指针指向新结点即可。
那么,打印链表也变得很简单:
void printStu(struct Info* students)
struct Info* info;
int count = 1;
info = students;
while (book != NULL)
printf("Student%d:\\n", count);
printf("姓名:%s\\n", info->name);
printf("学号:%d\\n", info->identifier);
info = info->next;
count++;
想要读取单链表里面的数据,只需要迭代单链表中的每一个结点,直到next
成员为NULL
,即表示单链表的结束。
最后,当然还是别忘了释放空间:
void releaseStu(struct Info** students)
struct Info* temp;
while (*students != NULL)
temp = *students;
*students = (*students)->next;
free(temp);
尾插法
与头插法类似,尾插法就是把每一个数据都插入到链表的末尾。
void addInfo(struct Info** students)
struct Info* info, *temp;
info = (struct Info*)malloc(sizeof(struct Info));
if (info == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
getInput(info);
if (*students != NULL)
temp = *students;
*students = info;
//定位到链表的末尾的位置
while (temp->next != NULL)
temp = temp->next;
//插入数据
temp->next = info;
info->next = temp;
else
*students = info;
info->next = NULL;
这么一来,程序执行的效率难免要降低很多,因为每次插入数据,都要先遍历一次链表。如果链表很长,那么对于插入数据来说就是一次灾难。不过,我们可以给程序添加一个指针,让它永远都指向链表的尾部,这样一来,就可以用很少的空间换取很高的程序执行效率。
代码更改如下:
void addInfo(struct Info** students)
struct Info* info, *temp;
static struct Info* tail;//设置静态指针
info = (struct Info*)malloc(sizeof(struct Info));
if (info == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
getInput(info);
if (*students != NULL)
tail->next = info;
info->next = NULL;
else
*students = info;
info->next = NULL;
搜索单链表
单链表是我们用来存储数据的一个容器,那么有时候需要快速查找信息就需要开发相关搜索的功能。比如说输入学号,查找同学的所有信息。
struct Info *searchInfo(struct Info* students, long* target)
struct Info* info;
info = students;
while (info != NULL)
if (info->identifier == target)
break;
info = info->next;
return book;
;
void printInfo(struct Info* info)
...
...
int main(void)
...
printf("\\n请输入学生学号:");
scanf("%d", input);
info = searchInfo(students, input);
if (info == NULL)
printf("抱歉,未找到相关结果!\\n");
else
do
printf("相关结果如下:\\n");
printInfo(book);
while ((info = searchInfo(info->next, input)) != NULL);
releaseInfo(...);
return 0;
插入结点到指定位置
到了这里,才体现出链表真正的优势。
设想一下,如果有一个有序数组,现在要求你去插入一个数字,插入完成之后,数组依然保持有序。你会怎么做?
没错,你应该会挨个去比较,然后找到合适的位置(当然这里也可以使用二分法,比较节省算力),把这个位置后面的所有数都往后移动一个位置,然后将我们要插入的数字放入刚刚我们腾出来的空间里面。
你会发现,这样的处理方法,经常需要移动大量的数据,对于程序的执行效率来说,是一个不利因素。那么链表,就无所谓。反正在内存中,链表的存储毫无逻辑,我们只需要改变指针的值就可以实现链表的中间插入。
//Example 03
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct Node
int value;
struct Node* next;
;
void insNode(struct Node** head, int value)
struct Node* pre;
struct Node* cur;
struct Node* New;
cur = *head;
pre = NULL;
while (cur != NULL && cur->value < value)
pre = cur;
cur = cur->next;
New = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
if (New == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
New->value = value;
New->next = cur;
if (pre == NULL)
*head = New;
else
pre->next = New;
void printNode(struct Node* head)
struct Node* cur;
cur = head;
while (cur != NULL)
printf("%d ", cur->value);
cur = cur->next;
putchar('\\n');
int main(void)
struct Node* head = NULL;
int input;
printf("开始插入整数...\\n");
while (1)
printf("请输入一个整数,输入-1表示结束:");
scanf("%d", &input);
if (input == -1)
break;
insNode(&head, input);
printNode(head);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 03
开始插入整数...
请输入一个整数,输入-1表示结束:4
4
请输入一个整数,输入-1表示结束:5
4 5
请输入一个整数,输入-1表示结束:3
3 4 5
请输入一个整数,输入-1表示结束:6
3 4 5 6
请输入一个整数,输入-1表示结束:2
2 3 4 5 6
请输入一个整数,输入-1表示结束:5
2 3 4 5 5 6
请输入一个整数,输入-1表示结束:1
1 2 3 4 5 5 6
请输入一个整数,输入-1表示结束:7
1 2 3 4 5 5 6 7
请输入一个整数,输入-1表示结束:-1
删除结点
删除结点的思路也差不多,首先修改待删除的结点的上一个结点的指针,将其指向待删除结点的下一个结点。然后释放待删除结点的空间。
...
void delNode(struct Node** head, int value)
struct Node* pre;
struct Node* cur;
cur = *head;
pre = NULL;
while (cur != NULL && cur->value != value)
pre = cur;
cur = cur->next;
if (cur == NULL)
printf("未找到匹配项!\\n");
return ;
else
if (pre == NULL)
*head = cur->next;
else
pre->next = cur->next;
free(cur);
内存池
C语言的内存管理,从来都是一个让人头秃的问题。要想更自由地管理内存,就必须去堆中申请,然后还需要考虑何时释放,万一释放不当,或者没有及时释放,造成的后果都是难以估量的。
当然如果就这些,那倒也还不算什么。问题就在于,如果大量地使用malloc
和free
函数来申请内存,首先使要经历一个从应用层切入系统内核层,调用完成之后,再返回应用层的一系列步骤,实际上使非常浪费时间的。更重要的是,还会产生大量的内存碎片。比如,先申请了一个1KB的空间,紧接着又申请了一个8KB的空间。而后,这个1KB使用完了,被释放,但是这个空间却只有等到下一次有刚好1KB的空间申请,才能够被重新调用。这么一来,极限情况下,整个堆有可能被弄得支离破碎,最终导致大量内存浪费。
那么这种情况下,我们解决这类问题的思路,就是创建一个内存池。
内存池,实际上就是我们让程序创建出来的一块额外的缓存区域,如果有需要释放内存,先不必使用free
函数,如果内存池有空,那么直接放入内存池。同样的道理,下一次程序申请空间的时候,先检查下内存池里面有没有合适的内存,如果有,则直接拿出来调用,如果没有,那么再使用malloc
。
其实内存池我们就可以使用单链表来进行维护,下面通过一个通讯录的程序来说明内存池的运用。
普通的版本:
//Example 04 V1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Person
char name[40];
char phone[20];
struct Person* next;
;
void getInput(struct Person* person);
void printPerson(struct Person* person);
void addPerson(struct Person** contects);
void changePerson(struct Person* contacts);
void delPerson(struct Person** contacts);
struct Person* findPerson(struct Person* contacts);
void displayContacts(struct Person* contacts);
void releaseContacts(struct Person** contacts);
void getInput(struct Person* person)
printf("请输入姓名:");
scanf("%s", person->name);
printf("请输入电话:");
scanf("%s", person->phone);
void addPerson(struct Person** contacts)
struct Person* person;
struct Person* temp;
person = (struct Person*)malloc(sizeof(struct Person));
if (person == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
getInput(person);
//将person添加到通讯录中
if (*contacts != NULL)
temp = *contacts;
*contacts = person;
person->next = temp;
else
*contacts = person;
person->next = NULL;
void printPerson(struct Person* person)
printf("联系人:%s\\n", person->name);
printf("电话:%s\\n", person->phone);
struct Person* findPerson(struct Person* contacts)
struct Person* current;
char input[40];
printf("请输入联系人:");
scanf("%s", input);
current = contacts;
while (current != NULL && strcmp(current->name, input))
current = current->next;
return current;
void changePerson(struct Person* contacts)
struct Person* person;
person = findPerson(contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到联系人!\\n");
else
printf("请输入联系电话:");
scanf("%s", person->phone);
void delPerson(struct Person** contacts)
struct Person* person;
struct Person* current;
struct Person* previous;
//先找到待删除的节点的指针
person = findPerson(*contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到该联系人!\\n");
else
current = *contacts;
previous = NULL;
//将current定位到待删除的节点
while (current != NULL && current != person)
previous = current;
current = current->next;
if (previous == NULL)
//若待删除的是第一个节点
*contacts = current->next;
else
//若待删除的不是第一个节点
previous->next = current->next;
free(person);//将内存空间释放
void displayContacts(struct Person* contacts)
struct Person* current;
current = contacts;
while (current != NULL)
printPerson(current);
current = current->next;
void releaseContacts(struct Person** contacts)
struct Person* temp;
while (*contacts != NULL)
temp = *contacts;
*contacts = (*contacts)->next;
free(temp);
int main(void)
int code;
struct Person* contacts = NULL;
struct Person* person;
printf("| 欢迎使用通讯录管理程序 |\\n");
printf("|--- 1:插入新的联系人 ---|\\n");
printf("|--- 2:查找现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 3:更改现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 4:删除现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 5:显示当前通讯录 ---|\\n");
printf("|--- 6:退出通讯录程序 ---|\\n");
while (1)
printf("\\n请输入指令代码:");
scanf("%d", &code);
switch (code)
case 1:addPerson(&contacts); break;
case 2:person = findPerson(contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到该联系人!\\n");
else
printPerson(person);
break;
case 3:changePerson(contacts); break;
case 4:delPerson(&contacts); break;
case 5:displayContacts(contacts); break;
case 6:goto END;
END://此处直接跳出恒循环
releaseContacts(&contacts);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 04 V1
| 欢迎使用通讯录管理程序 |
|--- 1:插入新的联系人 ---|
|--- 2:查找现有联系人 ---|
|--- 3:更改现有联系人 ---|
|--- 4:删除现有联系人 ---|
|--- 5:显示当前通讯录 ---|
|--- 6:退出通讯录程序 ---|
请输入指令代码:1
请输入姓名:HarrisWilde
请输入电话:0101111
请输入指令代码:1
请输入姓名:Jack
请输入电话:0101112
请输入指令代码:1
请输入姓名:Rose
请输入电话:0101113
请输入指令代码:2
请输入联系人:HarrisWilde
联系人:HarrisWilde
电话:0101111
请输入指令代码:2
请输入联系人:Mike
找不到该联系人!
请输入指令代码:5
联系人:Rose
电话:0101113
联系人:Jack
电话:0101112
联系人:HarrisWilde
电话:0101111
请输入指令代码:3
请输入联系人:HarrisWilde
请输入联系电话:0101234
请输入指令代码:5
联系人:Rose
电话:0101113
联系人:Jack
电话:0101112
联系人:HarrisWilde
电话:0101234
请输入指令代码:6
下面加入内存池:
//Example 04 V2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX 1024
struct Person
char name[40];
char phone[20];
struct Person* next;
;
struct Person* pool = NULL;
int count;
void getInput(struct Person* person);
void printPerson(struct Person* person);
void addPerson(struct Person** contects);
void changePerson(struct Person* contacts);
void delPerson(struct Person** contacts);
struct Person* findPerson(struct Person* contacts);
void displayContacts(struct Person* contacts);
void releaseContacts(struct Person** contacts);
void releasePool(void);
void getInput(struct Person* person)
printf("请输入姓名:");
scanf("%s", person->name);
printf("请输入电话:");
scanf("%s", person->phone);
void addPerson(struct Person** contacts)
struct Person* person;
struct Person* temp;
//如果内存池不是空的,那么首先从里面获取空间
if (pool != NULL)
person = pool;
pool = pool->next;
count--;
//内存池为空,则直接申请
else
person = (struct Person*)malloc(sizeof(struct Person));
if (person == NULL)
printf("内存分配失败!\\n");
exit(1);
getInput(person);
//将person添加到通讯录中
if (*contacts != NULL)
temp = *contacts;
*contacts = person;
person->next = temp;
else
*contacts = person;
person->next = NULL;
void printPerson(struct Person* person)
printf("联系人:%s\\n", person->name);
printf("电话:%s\\n", person->phone);
struct Person* findPerson(struct Person* contacts)
struct Person* current;
char input[40];
printf("请输入联系人:");
scanf("%s", input);
current = contacts;
while (current != NULL && strcmp(current->name, input))
current = current->next;
return current;
void changePerson(struct Person* contacts)
struct Person* person;
person = findPerson(contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到联系人!\\n");
else
printf("请输入联系电话:");
scanf("%s", person->phone);
void delPerson(struct Person** contacts)
struct Person* person;
struct Person* current;
struct Person* previous;
struct Person* temp;
;
//先找到待删除的节点的指针
person = findPerson(*contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到该联系人!\\n");
else
current = *contacts;
previous = NULL;
//将current定位到待删除的节点
while (current != NULL && current != person)
previous = current;
current = current->next;
if (previous == NULL)
//若待删除的是第一个节点
*contacts = current->next;
else
//若待删除的不是第一个节点
previous->next = current->next;
//判断内存池中有没有空位
if (count < MAX)
//使用头插法将person指向的空间插入内存池中
if (pool != NULL)
temp = pool;
pool = person;
person->next = temp;
else
pool = person;
person->next = NULL;
count++;
//没有空位,直接释放
else
free(person);//将内存空间释放
void displayContacts(struct Person* contacts)
struct Person* current;
current = contacts;
while (current != NULL)
printPerson(current);
current = current->next;
void releaseContacts(struct Person** contacts)
struct Person* temp;
while (*contacts != NULL)
temp = *contacts;
*contacts = (*contacts)->next;
free(temp);
void releasePool(void)
struct Person* temp;
while (pool != NULL)
temp = pool;
pool = pool->next;
free(temp);
int main(void)
int code;
struct Person* contacts = NULL;
struct Person* person;
printf("| 欢迎使用通讯录管理程序 |\\n");
printf("|--- 1:插入新的联系人 ---|\\n");
printf("|--- 2:查找现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 3:更改现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 4:删除现有联系人 ---|\\n");
printf("|--- 5:显示当前通讯录 ---|\\n");
printf("|--- 6:退出通讯录程序 ---|\\n");
while (1)
printf("\\n请输入指令代码:");
scanf("%d", &code);
switch (code)
case 1:addPerson(&contacts); break;
case 2:person = findPerson(contacts);
if (person == NULL)
printf("找不到该联系人!\\n");
else
printPerson(person);
break;
case 3:changePerson(contacts); break;
case 4:delPerson(&contacts); break;
case 5:displayContacts(contacts); break;
case 6:goto END;
END://此处直接跳出恒循环
releaseContacts(&contacts);
releasePool();
return 0;
typedef
给数据类型起别名
C语言是一门古老的语言,它是在1969至1973年间,由两位天才丹尼斯·里奇和肯·汤普逊在贝尔实验室以B语言为基础开发出来的,用于他们的重写UNIX计划(这也为后来UNIX系统的可移植性打下了基础,之前的UNIX是使用汇编语言编写的,当然也是这两位为了玩一个自己设计的游戏而编写的)。天才就是和咱常人不一样,不过他俩的故事,在这篇里面不多啰嗦,我们回到话题。
虽然C语言诞生的很早,但是却依旧不是最早的高级编程语言。目前公认的最早的高级编程语言,是IBM公司于1957年开发的FORTRAN语言。C语言诞生之时,FORTRAN已经统领行业数十年之久。因此,C语言要想快速吸纳FORTRAN中的潜在用户,就必须做出一些妥协。
我们知道,不同的语言的语法,一般来说是不同的,甚至还有较大的差距。比如:
C:
int a, b, c;
float i, j, k;
而FORTRAN语言是这样的:
integer :: a, b, c;
real :: i, j, k;
如果让FORTRAN用户使用原来的变量名称进行使用,那么就能够快速迁移到C语言上面来,这就是typedef
的用处之一。
我们使用FORTRAN语言的类型名,那就这么办:
typedef int integer;
typedef float real;
integer a, b, c;
real i, j, k;
结构体的搭档
虽然结构体的出现能够让我们有一个更科学的数据结构来管理数据,但是每次使用结构体都需要struct...
,未免显得有些冗长和麻烦。有了typedef
的助攻,我们就可以很轻松地给结构体类型起一个容易理解的名字:
typedef struct date
int year;
int month;
int day;
DATE;//为了区分,一般用全大写
int main(void)
DATE* date;
...
甚至还可以顺便给它的指针也定义一个别名:
typedef struct date
int year;
int month;
int day;
DATE, *PDATE;
进阶
我们还可以利用typedef
来简化一些比较复杂的命令。
比如:
int (*ptr) [5];
我们知道这是一个数组指针,指向一个5元素的数组。那么我们可以改写成这样:
typedef int(*PTR_TO_ARRAY)[3];
这样就可以把很复杂的声明变得很简单:
PTR_TO_ARRAY a = &array;
取名的时候要尽量使用容易理解的名字,这样才能达到使用typedef
的最终目的。
共用体
共用体也称联合体。
声明
和结构体还是有点像:
union 共用体名称
成员1;
成员2;
成员3;
;
但是两者有本质的不同。共用体的每一个成员共用一段内存,那么这也就意味着它们不可能同时被正确地访问。如:
//Example 05
#include <stdio.h>
#include <string.h>
union Test
int i;
double pi;
char str[9];
;
int main(void)
union Test test;
test.i = 10;
test.pi = 3.14;
strcpy(test.str, "TechZone");
printf("test.i: %d\\n", test.i);
printf("test.pi: %.2f\\n", test.pi);
printf("test.str: %s\\n", test.str);
return 0;
执行结果如下:
//Consequence 05
test.i: 1751344468
test.pi: 3946574856045802736197446431383475413237648487838717723111623714247921409395495328582015991082102150186282825269379326297769425957893182570875995348588904500564659454087397032067072.00
test.str: TechZone
可以看到,共用体只能正确地展示出最后一次被赋值的成员。共用体的内存应该要能够满足最大的成员能够正常存储。但是并不一定等于最大的成员的尺寸,因为还要考虑内存对齐的问题。
共用体可以类似结构体一样来定义和声明,但是共用体还可以允许不带名字:
union
int i;
char ch;
float f;
a, b;
初始化
共用体不能在同一时间存放多个成员,所以不能批量初始化
union data
int i;
char ch;
float f;
;
union data a = 520; //初始化第一个成员
union data b = a; //直接使用一个共用体初始化另一个共用体
union data c = .ch = 'C'; //C99的特性,指定初始化成员
枚举
枚举是一个基本的数据类型,它可以让数据更简洁。
如果写一个判断星期的文章,我们当然可以使用宏定义来使代码更加易懂,不过:
#define MON 1
#define TUE 2
#define WED 3
#define THU 4
#define FRI 5
#define SAT 6
#define SUN 7
这样的写法有点费键盘。那么枚举就简单多了:
enum DAY
MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
;
❝**注意:**第一个枚举成员的默认值为整型的 0,后续枚举成员的值在前一个成员上加 1。我们在这个实例中把第一个枚举成员的值定义为 1,第二个就为 2,以此类推。
❞
枚举变量的定义和声明方法和共用体一样,也可以省略枚举名,直接声明变量名。
//Example 06
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
enum color red = 1, green, blue ;
enum color favorite_color;
printf("请输入你喜欢的颜色: (1. red, 2. green, 3. blue): ");
scanf("%d", &favorite_color);
//输出结果
switch (favorite_color)
case red:
printf("你喜欢的颜色是红色");
break;
case green:
printf("你喜欢的颜色是绿色");
break;
case blue:
printf("你喜欢的颜色是蓝色");
break;
default:
printf("你没有选择你喜欢的颜色");
return 0;
执行结果如下:
//Consequence 06
请输入你喜欢的颜色: (1. red, 2. green, 3. blue): 3
你喜欢的颜色是蓝色
也可以把整数转换为枚举类型:
//Example 07
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
enum day
saturday,
sunday,
monday,
tuesday,
wednesday,
thursday,
friday
workday;
int a = 1;
enum day weekend;
weekend = (enum day) a; //使用强制类型转换
//weekend = a; //错误
printf("weekend:%d", weekend);
return 0;
运行结果如下:
//Consequence 07
weekend:1
位域
C语言除了开发桌面应用等,还有一个很重要的领域,那就是「单片机」开发。单片机上的硬件资源十分有限,容不得我们去肆意挥洒。单片机使一种集成电路芯片,使采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、I/O、中断系统、定时器/计数器等功能(有的还包括显示驱动
以上是关于嵌入式 C | 结构体完全笔记,收藏!的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章