Лекция 18 Структуры. Объединения. Поля битов в структурах

Структура как пользовательский тип и совокупность данных 1

Определение шаблона структуры и структурной переменной 1

Расположение структурных переменных в памяти 5

Инициализация структурных переменных 6

Вложенные структуры 7

Операции над структурными переменными 8

Массив структур 10

Структура в качестве аргумента функции 11

Примеры работы со структурами 12

Объединение как пользовательский тип и совокупность данных 15

Определение объединения и переменной объединяющего типа 15

Примеры использования объединений 17

Получение внутреннего представления вещественного числа 17

Использование перечислимого типа для обращения к полям объединения 17

Битовые поля структур и объединений 18

Определение битовых полей 18

Примеры использования битовых полей 20

Вывод значений битовых полей 20

Формирование кода символа с помощью битовых полей объединения 21

Формирование байта и вывод на экран его двоичного представления 21

Структура как пользовательский тип и совокупность данных Определение шаблона структуры и структурной переменной

Структура (структурный тип, шаблон структуры) – это тип, определяемый пользователем с использованием ключевого слова struct для объединения в единое целое, имеющее имя, множества поименованных элементов (полей данных), в общем случае, разных типов.

Определение структуры (структурного типа, шаблона структуры) задает внутреннюю организацию структурных переменных после их определения и никак не связано с резервированием памяти компилятором, не создает никаких переменных. Структурный тип только задает правила формирования структурной переменной, используемые компилятором при последующем определении структурной переменной для выделения ей места в памяти и организации доступа к ее полям. Структурный тип имеет уникальное имя в пределах области определения. Имя структурного типа используется при определении структурных переменных аналогично встроенным типам.

s truct date{ int day; int month; int year; char mon_name[10]; };	и мя (тег) структуры элементы структуры (поля, члены-данные)
ключевое слово	определение структуры (структурного типа, шаблона структуры)

Синтаксис определения структуры (структурного типа, шаблона структуры):

struct pattern_name { type1 field_name1; type2 field_name2; ….. typeN field_nameN;

};

или, в случае полей одного типа:

struct pattern_name { type1 field_name1, field_name2; ….. typeK field_nameN;

};

где:

• pattern_name – имя шаблона, удовлетворяющее правилам задания идентификаторов языка;

• type1, type2, … typeN – любые типы;

• field_name1, field_name2, …, field_nameN – имена полей, удовлетворяющие правилам задания идентификаторов языка.

Элементом структуры в С++ может быть и функция.

Примеры определений структурного типа:

//1

struct PointRecType //структурный тип «точка»

{ int x, y;

};

//2

struct ColorPointRecType //структурный тип «цветная точка»

{ int x, y;

unsigned color;

};

//3

struct Book //структурный тип «книга»

{

char name [20];

chat title[44];

int year;

float price;

};

//4

struct Auto //структурный тип «автомобиль»

{

char fio[40]; //ФИО владельца

char adres[60]; //адрес владельца

int nomer; //номер авто

char marka[20]; //марка авто

};

//5

struct Student //структурный тип «студент»

{

unsigned short gruppa;

char fio[20];

unsigned short ocenki[KOL_OC]; //массив оценок на экзамене

};

//6

struct Rectangle //структурный тип «прямоугольник»

{

int left; //пара координат верхней левой точки

int top;

int right; //пара координат нижней правой точки

int bottom;

};

//7

struct Box //структурнвй тип «ящик»

{

double length; //длина

double width; //ширина

double heigth; //высота

};

Определение структурной переменной состоит из двух шагов:

• определение структурного типа (шаблона структуры, структуры);

• собственно определение структурной переменной

Определение структурных переменных s1 и s2 для приведенной выше структуры Student выглядит следующим образом:

Student s1, s2; //ключевое слово struct опускается

Синтаксис С++ разрешает совмещать определение структурного типа и определение структурных переменных. Например:

s truct Book {char name[20]; определение структурного типа

char title[44];

int year;

float price; определение структурных переменных

} first_book, child_book, dog_book [4], *ptr_book;

Определение структурного типа может быть анонимным. В этом случае сразу следует определять структурные переменные. Например:

struct { // анонимный структурный тип

int pole1;

double pole2;

char *pole3;

} a, b, *pb=&b, *pc, &refa=a, &refb(b); определение структурных переменных

Как мы видим, значением указателя на структуру может быть адрес структуры того же типа, т.е. адрес байта, начиная с которого структура размещается в памяти. Структурный тип задает ее размеры и тем самым определяет, на какую величину (на сколько байтов) изменится значение указателя на структуру, если к нему прибавить (или вычесть) 1.

Структурный тип может быть операндом операции new:

ptr_book = new Book; //выделяется память для структуры типа Book и //возвращается указатель на выделенную память.

Для структур могут быть определены и ссылки. Выше в примере показаны разные способы инициализации ссылок refa и refb.

Доступ к полям структурной переменной возможен в виде:

имя_структуры . имя_элемента_структуры // . – есть операция доступа к элементу (члену) структуры

имя_ссылки_на_структуру . имя_элемента_структуры

(*имя_указателя_на_структуру). имя_элемента_структуры

В последнем случае скобки обязательны, так как операция разыменования (*) должна относится только к указателю, а не к элементу структуры.

Для доступа к полям структурной переменной через указатель: (*имя_указателя_на_структуру).имя_элемента_структуры

используется также операция ->:

имя_указателя_на_структуру -> имя_элемента_структуры

// -> – есть операция непрямого доступа к элементу (члену) структуры

В случае шаблона структуры:

struct date{

int day;

int mes;

int year;

char mon_name[10];

} x, y, *ptr_date= &x;

эквивалентны записи:

(*ptr_date).year и ptr_date->year

(*ptr_date).mon_name[0] и ptr_date->mon_name[0]

Имена полей одного типа можно перечислить через запятую.

Например:

struct PointRecType

{int x, y;

};

Имена полей в одном шаблоне структуры должны быть уникальными. Однако в разных шаблонах можно использовать совпадающие имена полей. Более того, имя шаблона может совпадать с именами полей и переменных. Поскольку имена полей «скрыты» внутри шаблона, они могут дублировать «внешние» переменные и поля в других описаниях структур.

Например:

struct PointRecType //определение шаблона структуры PointRecType

{ int x, y;

};

struct ColorPointRecType //определение шаблона структуры ColorPointRecType

{int x, y;

unsigned color;

};

struct // определение шаблона структуры без имени

{ PointRecType point;

ColorPointRecType color_point;

} big_struct; // определение структурной переменной big_struct

int x, y; //определение простых переменных

PointRecType point; //определение структурной переменной типа PointRecType

ColorPointRecType color_point ; //определение структурной переменной типа ColorPointRecType

Здесь x, point.x, color_point.x, big_struct.point.x, big_struct.color_point.x – разные значения.

Как мы видим из примера, элементом определяемого структурного типа может быть другая структура, тип которой уже определен.

Область видимости шаблона структуры:

• локальный шаблон структуры описан внутри блока { } и видим только из пределов данного блока, в частности из пределов конкретной функции;

• если описание шаблона структуры помещено вне блоков, такой шаблон видим во всех функциях ниже точки описания шаблона до границы файла. Нельзя описать шаблон с реквизитом extern.