C语言：构造类型学习

发布于：2025-08-05 ⋅ 阅读:(15) ⋅ 点赞:(0)

内容提要

  • 构造类型
    • 枚举类型
    • typedef
  • 综合案例：斗地主

构造类型

枚举类型

建议：如果定义不相干的常理，使用宏定义（符号常量）；如果需要定义一组相关联的常量，如月份0~11，星期0~6，方向0~3，男女0~1等，使用枚举，进行统一管理。以后正式开发中，switch的case后面访问的就是枚举中的常量。

定义

我们一般情况下，定义常量使用宏定义（#define 宏名称 宏值），宏定义非常适合没有关联关系的常量；但是有时候我们可能需要对一组拥有关联关系的量进行定义，如月份0~11，星期0~6，方向0~3等，那么使用宏定义，就不是很清晰，也不方便统一管理，同时还会增加代码量，这个时候就需要用到枚举。

枚举的存在就是将多个拥有关联关系的常量组合到一起，提高代码的可读性。

说明

枚举定义了一组常量，我们在开发中直接使用这些常量。（常用）

当然枚举类型也可以类似于结构体一样定义变量等操作。（不常用）

枚举常量有默认值，从0开始依次+1；我们可以在定义时指定它的默认值，如果个别没有赋值，可以根据赋值依次+1推导。

特点

定义了一组常量，类似于定义了多个符号常量（宏定义）

提高了代码的可读性

语法

① 定义枚举类型名以后，就可以定义该枚举类型的变量（先类型，后变量）。（注意：枚举的元素是符号常量）

enum 枚举类型名 变量列表;

② 在定义枚举类型的同时定义该枚举类型的变量（类型+变量）

enum 枚举类型名{枚举元素列表} 变量列表;

③ 直接定义枚举变量（变量）

enum {枚举元素列表} 变量列表;
案例
/*************************************************************************
  > File Name:   demo01.c 
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 2025-08-04 09:53:05
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>

void test1()
{
	// 定义一个枚举类型
	// 注意：枚举类型名一般首字母大写，主要是跟枚举元素名区分
	enum Week
    {
	    // 定义枚举元素，元素本质上就是常量，在编译期，会被替换为字面量，枚举元素的命名和符号常量命名一致，都是大写+下换线
	    // 多个枚举元素之间使用逗号分隔
	    // SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT   // 此时，这7个常量的值依次为：0~6
	    SUN = 10,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT   // 此时，这7个常量的值依次为：10~16
    };
	// 1. 直接访问枚举元素，适合于switch
	printf("%d,%d,%d\n", SUN, WED, SAT);   // 10,13,16
	
	// 2. 定义枚举类型的变量，适合于函数传参
	enum Week week;
	// 初始化
	week = TUE; // 不能随便赋值，赋值一定是这个枚举中定义的元素
	printf("%d\n", week); // 12
	
	// 3. 定义枚举类型变量的同时赋值
	enum Week week1 = THU;
	printf("%d\n", week1);// 14
	
	// 4. 可以定义多个枚举变量
	enum THU
	{
	    A,B,C	
	} x, y;
	// 赋值
	x = B;
	y = C;
    
	printf("x=%d,y=%d\n", x, y);// 1,2
}

void test2()
{
	// 定义枚举类型
	enum CaiQuan
    {
		SHI_TOU, JIAN_DAO, BU
    };
	printf("请输入0~2之间的整数：\n0-石头，1-剪刀，2-布\n");
	int choice;
	scanf("%d", &choice);
	
	switch (choice) {
	case SHI_TOU:
		printf("石头\n");
		break;
	case JIAN_DAO:
		printf("剪刀\n");
		break;
	case BU:
		printf("布\n");
		break;
	}
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	test1();
	test2();
	
	return 0;
}

typedef

  • **说明：**给类型重命名，不会影响到类型本身。

  • **作用：**给已有的类型起别名。

  • 格式：

    typedef 已有类型名 重命后的类型名;
// typedef unsigned long size_t;

  • 使用：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo02.c
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 2025-08-04 10:57:55
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	// 方式1：先定义数据类型，再重命名
	
	// 定义一个结构体
	struct Student
    {
		int id;
		char *name;
		char sex;
		int age;
	};
	
	// 类型重命名
	typedef struct Student Stu;   // 将	struct Student 重命名为Stu
	
	// 使用新类型名
	// 定义结构体实例
	Stu stu = {1,"张三",'w',21};
	printf("%d,%s,%c,%d\n",stu.id, stu.name, stu.sex, stu.age);
	
	Stu *p = &stu;
	printf("%d,%s,%c,%d\n",p->id, p->name, p->sex, p->age);
	
	// 方式2：定义数据类型的同时重命名
	typedef struct PersonInfo
	{
		int a;
		double b;
	} Per;
	
	// 定义变量
	Per per = {2,4.5};
	printf("%d,%.2f\n", per.a, per.b);
	
	// 定义指针
	Per *p1 = &per;
	printf("%d,%.2f\n", p1->a, p1->b);
	
	return 0;
}

  • 应用场景：

    • 数据类型复杂（结构体、共用体、枚举、结构体指针、无符号的长整型）时使用

    • 为了跨平台的兼容性，例如：

      1. size_t：类型重名后的数据类型：typedef unsigned long size_t;
      2. unit_16：类型重命名后的数据类型。

  • 案例：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo03.c
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 2025-08-04 11:14:55
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>

struct Student
{
	int age;
	char *name;
	double scores[3];
};

typedef struct Student Stu_t; // 对类型重命名
typedef Stu_t* pStu_t;        // 结构体指针重命名

void test1()
{
	Stu_t s1 = {21, "zhangsan",{99,98,97}};
	printf("%d,%s,%.2lf,%.2lf,%.2lf\n",s1.age,s1.name,s1.scores[0],s1.scores[1],s1.scores[2]);
	
	Stu_t *p;
	p = &s1;
	printf("%d,%s,%.2lf,%.2lf,%.2lf\n",(*p).age,p->name,p->scores[0],p->scores[1],p->scores[2]);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	test1();
	return 0;
}

章节作业

1. 学员信息结构体设计与平均分计算

设计一个结构体存储学员信息，并实现信息显示与平均分计算。

要求：

  • 结构体包含学员姓名（字符数组）、学号（整数）、三门课程成绩（浮点数数组）。
  • 定义两个学员变量，输入成绩后计算并显示平均分。

提示：

struct Student {
    char name[20];
    int id;
    float scores[3];
};
2. 商品信息结构体设计与显示

设计一个描述商品的结构体，并实现信息显示。

要求：

  • 结构体包含商品名称（字符指针）、ID（整数）、价格（浮点数）、库存数量（短整型）。
  • 定义一个商品变量，初始化后显示所有信息。

提示：

struct Product {
    char *name;
    int id;
    float price;
    short stock;
};
3. 商品信息管理系统（扩展作业 2）

在作业 2 基础上完成以下功能：

（1）存储与显示多个商品信息

  • 使用结构体数组存储 5 个商品信息，初始化后遍历显示。

（2）查询价格最高的商品

  • 遍历商品数组，找出价格最高的商品并显示其全部信息。

（3）静态与动态内存分配实现

  • 静态分配：使用结构体数组存储商品。
  • 动态分配：使用malloc申请内存存储商品，完成后用free释放。
4. 学生成绩管理系统（含枚举与共用体）

设计一个包含枚举和共用体的学生成绩管理系统。

功能要求：

  1. 数据结构设计：

    • 用枚举定义成绩等级（enum Grade {A, B, C, D, E}）。
    • 用共用体存储学生附加信息（如是否为班长is_monitor或奖学金等级scholarship）。
    enum Grade {A, B, C, D, E};
union ExtraInfo {
    int is_monitor;  // 0/1
    enum Grade scholarship;  // 奖学金等级
};
struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float scores[3];
    union ExtraInfo extra;
};

  2. 核心功能：

    • 添加学生：输入学号、姓名、三门课程成绩，以及附加信息（如是否为班长）。
    • 显示等级：根据平均分将成绩转换为枚举等级（如平均分≥90 为 A）。
    • 共用体应用：根据学生类型（普通生 / 奖学金获得者）存储不同附加信息。
5. 主机字节序检测（结合共用体）

设计程序检测电脑的字节序（大端 / 小端）。 要求：

  • 使用共用体存储整数和字符数组，通过访问字符数组判断字节序。
  • 输出结果如：当前主机为小端序（低字节存低地址）。

提示：

union EndianCheck {
    int num;
    char bytes[4];
};

综合案例：斗地主

1. 程序概述

这是一个模拟斗地主游戏发牌过程的C语言程序，实现了扑克牌的初始化、洗牌和发牌功能。

2. 功能需求

2.1 扑克牌定义
  • 使用结构体Card表示一张牌，包含：
    • 花色属性suit（0-3表示普通花色♥♠♦♣，4表示小王，5表示大王）
    • 点数属性rank（0-12对应3-A,2，-1表示大小王）
2.2 主要功能
  1. 初始化牌组：
    • 创建包含54张牌的牌组（52张普通牌+2张王牌）
    • 普通牌按花色（♠,♥,♣,♦）和点数（3-2）排列
  2. 洗牌功能：
    • 使用随机数对牌组进行随机排序
    • 确保每次运行洗牌结果不同（基于时间种子）
  3. 发牌功能：
    • 将洗好的牌发给3个玩家
    • 每个玩家17张牌
    • 剩余3张作为底牌
  4. 显示功能：
    • 打印每个玩家的手牌
    • 打印底牌

3. 数据结构

  • suits[]: 存储4种花色符号的字符串数组
  • ranks[]: 存储13个点数等级的字符串数组
  • jokers[]: 存储大小王描述的字符串数组
  • Card结构体: 表示单张牌的数据结构
  • 牌组数组: deck[54]
  • 玩家手牌数组: player1[17], player2[17], player3[17]
  • 底牌数组: bottomCards[3]

4. 用户交互

程序运行后自动完成以下流程：

  1. 初始化牌组
  2. 洗牌
  3. 发牌
  4. 显示发牌结果（3个玩家的手牌和底牌）

5. 输出格式

  • 普通牌显示格式：花色+点数（如"♠ 3"）
  • 王牌显示格式：“小王"或"大王”
  • 玩家手牌按顺序显示，每张牌用空格分隔
  • 底牌同样格式显示

6. 源码

/*************************************************************************
  > File Name:    斗地主
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 2025-08-04 19:26:06
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

#define LEN 54

// 定义扑克牌的花色和点数
const char *suits[] = {"♥", "♠", "♦", "♣"}; // 花色
const char *ranks[] = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"}; // 点数
const char *jokers[] = {"小王","大王"}; // 大小王

// 定义牌的结构体
typedef struct
{
	int suit;  // 花色下标（0~3：普通牌，4：小王，5：大王）
	int rank;  // 点数下标（0~12：普通牌，-1：大小王）
} Card;

// 初始化一副牌
void initDeck(Card *deck);

// 洗牌（打乱牌序）
void shuffeDeck(Card *deck);

// 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）
void dealCards(Card *deck, Card *player1, Card *player2, Card *player3, Card *bottomCards);

// 打印牌，根据数组中提供的花色和点数下标，获取对应字符串进行显示
void printCard(Card card);

int main(int argc, char *argv[])
{
	// 创建一个数组，用来存放一副牌（54张，包含大小王）
	Card deck[LEN];
	// 创建三个数组，用来存放3个玩家
	Card player1[17], player2[17], player3[17]; 
	// 创建一个数组，用来存放底牌
	Card bottomCards[3];
	
	// 初始化牌
	initDeck(deck);
	
	// 洗牌
	shuffeDeck(deck);
	
	// 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）
	dealCards(deck, player1, player2, player3, bottomCards);
	
	// 打印玩家手牌和底牌
	int i;
	printf("玩家1的手牌：");
	for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player1[i]); printf("\n");
	printf("玩家2的手牌：");
	for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player2[i]); printf("\n");
	printf("玩家3的手牌：");
	for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player3[i]); printf("\n");
	printf("底牌：");
	for (i = 0; i < 3; i++) printCard(bottomCards[i]); printf("\n");
	
	return 0;
}

/**
 * @brief 初始化一副牌
 * 
 * @param deck 一副牌
 */
void initDeck(Card *deck)
{
	// 定义一个下标(0~53)
	int index = 0;
	
	// 初始化52张普通牌
	for (int suit = 0; suit < 4; suit++) // 遍历花色
	{
		for (int rank = 0; rank < 13; rank++) // 遍历点数
		{
			// 记录每张牌花色和点数的下标
			deck[index].suit = suit;  // 花色下标
			deck[index].rank = rank;  // 点数下标
			index++;
		}
	}
	
	// 初始化大小王
	deck[index].suit = 4; // 小王
	deck[index].rank = -1;
	index++;
	deck[index].suit = 5;
	deck[index].rank = -1;
}

/**
 * @brief 洗牌（打乱牌序）
 * 
 * @param deck 
 */
void shuffeDeck(Card *deck)
{
	// 设置随机种子
	srand((unsigned)time(NULL));
	
	// 洗牌
	// 遍历当前的有序牌
	for (int i = 0; i < LEN; i++)
	{
		// 随机生成0~53之间的数，作为交换牌的下标
		int j = rand() % LEN; // 0~53
		// 交换当前遍历牌跟随机牌的位置
		Card temp = deck[i];
		deck[i] = deck[j];
		deck[j] = temp;    
	}
}

/**
 * @brief 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）
 * 
 * @param deck 
 * @param player1 
 * @param player2 
 * @param player3 
 * @param bottomCards 
 */
void dealCards(Card *deck, Card *player1, Card *player2, Card *player3, Card *bottomCards)
{
	// 动态下标
	int index = 0;
	
    // 给玩家发牌
	// for (int i = 0; i < LEN; i++)
	// {
	//		if (i % 3 == 0) // 玩家1
	//		else if(i % 3 == 1) // 玩家2
	//		else if(i % 3 == 2) // 玩家3
	// }
	
	for (int i = 0; i < 17; i++)
	{
		player1[i] = deck[index++]; // 玩家1
		player2[i] = deck[index++]; // 玩家2
		player3[i] = deck[index++]; // 玩家3
	}
	
	// 最后三张作为底牌
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		bottomCards[i] = deck[index++];
	}
}

/**
 * @brief 打印牌，根据数组中提供的花色和点数下标，获取对应字符串进行显示
 * 
 * @param card 
 */
void printCard(Card card)
{
	if (card.suit == 4 || card.suit == 5)
	{
		// 大小王
		printf("%s ",jokers[card.suit - 4]);
	}
	else
	{
		// 普通牌
		printf("%s %s ",suits[card.suit], ranks[card.rank]);
	}
}

预处理

C语言的编译步骤

  1. 预处理
  2. 编译
  3. 汇编
  4. 链接

什么是预处理

预处理就是在源文件（.c文件）编译之前，所进行的一部分预备操作，这部分操是由预处理器（预处理程序）自动完成。当源文件在编译时，编译器会自动调用预处理程序来完成预处理执行的操作，预处理执行解析完成才能进入下一步的编译过程。

查看预处理结果：

 gcc 源文件 -E -o 程序名

预处理功能

宏定义
不带参数的定义

  • 语法：

     #define 宏名称 宏值(替换文本)

  • **预处理机制：**此时的预处理只做数据替换，不做类型检查

  • **注意：**宏定义不会占用内存空间，因为在编译前已经将宏名称替换成了宏值

  • **宏展开：**在预处理阶段将宏名称替换成宏值的过程称之为“宏展开”。

  • 案例：

     /*************************************************************************
   > File Name:    demo01.c
   > Author:       rch
   > Description:  
   > Created Time: 
  ************************************************************************/
 
 #include <stdio.h>
 
 #define PI 3.1415926
 
 int main(int argc,char *argv[])
 {
     float l,s,r,v;
 
     printf("请输入圆的半径：\n");
     scanf("%f",&r);
 
     // 计算周长
     l = 2.0 * PI * r;
     // 计算面积
     s = PI * r * r;
 
     printf("l=%10.4f\ns=%10.4f\n",l,s);
 
     return 0;
 }
带参数的定义

  • 语法：

    #define 宏名(参数列表) 替换表达式

  • 面试题：

    #define MULTI(a,b) (a)*(b)
#define MULTI(a,b) a * b

    实现：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo02.c
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

// 带参数的宏定义，宏名一般小写
#define MULTI_1(a,b) (a) * (b)
#define MULTI_2(a,b)  a  *  b


int main(int argc,char *argv[])
{
    int result1 = MULTI_1(7+2,3); // (7+2) * (3) = 27
    printf("%d\n",result1);

    int result2 = MULTI_2(7+2,3); // 7 + 2 * 3 = 13
    printf("%d\n",result2);

    return 0;
}
宏定义的作用域

  • #define 命令出现在程序中函数的外面，宏名的有效范围为定义命令之后到本源文件结束。

  • 可以用#undef命令终止宏定义的作用域。

  • 案例：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo04.c
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 2025-08-04 17:34:58
 ************************************************************************/
#include <stdio.h>

#define PI 3.14    // PI的有效范围：10~18行
#define DAY 29

void func1()
{
	float r = 4;
	float s = PI * r * r; // 预处理后：float s = 3.14 * r * r
	int day = DAY;        // 预处理后：int day = 29;
}

#undef PI// 终止了 PI的范围

#define PI 3.1415926

void func2()
{
	float r = 4;
	float s = PI * r * r; // 预处理后：float s = 3.1415926 * r * r
	int day = DAY;        // 预处理后：int day = 29;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	
	return 0;
}
在宏定义中引用已定义的宏名

  • 案例：

    /*************************************************************************
  > File Name:    demo04.c
  > Author:       rch
  > Description:  
  > Created Time: 
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>

#define R 3.0   // 半径
#define PI 3.14
#define L  2 * PI * R   // 周长 在宏定义的时候，引入已定义的宏名
#define S  PI * R * R   // 面积

#define P_WIDTH = 800
#define P_HEIGHT = 480
#define SIZE = P_WIDTH * P_HEIGHT

int main(int argc,char *argv[])
{
    printf("L=%f\nS=%f\n",L,S);// 预处理后：2 * 3.14 * 3.0, 3.14 * 3.0 * 3.0

    return 0;
}

章节作业

1. 学员信息结构体设计与平均分计算

设计一个结构体存储学员信息，并实现信息显示与平均分计算。

要求：

  • 结构体包含学员姓名（字符数组）、学号（整数）、三门课程成绩（浮点数数组）。
  • 定义两个学员变量，输入成绩后计算并显示平均分。

提示：

struct Student {
    char name[20];
    int id;
    float scores[3];
};
2. 商品信息结构体设计与显示

设计一个描述商品的结构体，并实现信息显示。

要求：

  • 结构体包含商品名称（字符指针）、ID（整数）、价格（浮点数）、库存数量（短整型）。
  • 定义一个商品变量，初始化后显示所有信息。

提示：

struct Product {
    char *name;
    int id;
    float price;
    short stock;
};
3. 商品信息管理系统（扩展作业 2）

在作业 2 基础上完成以下功能：

（1）存储与显示多个商品信息

  • 使用结构体数组存储 5 个商品信息，初始化后遍历显示。

（2）查询价格最高的商品

  • 遍历商品数组，找出价格最高的商品并显示其全部信息。

（3）静态与动态内存分配实现

  • 静态分配：使用结构体数组存储商品。
  • 动态分配：使用malloc申请内存存储商品，完成后用free释放。
4. 学生成绩管理系统（含枚举与共用体）

设计一个包含枚举和共用体的学生成绩管理系统。

功能要求：

  1. 数据结构设计：

    • 用枚举定义成绩等级（enum Grade {A, B, C, D, E}）。
    • 用共用体存储学生附加信息（如是否为班长is_monitor或奖学金等级scholarship）。
    enum Grade {A, B, C, D, E};
union ExtraInfo {
    int is_monitor;  // 0/1
    enum Grade scholarship;  // 奖学金等级
};
struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float scores[3];
    union ExtraInfo extra;
};

  2. 核心功能：

    • 添加学生：输入学号、姓名、三门课程成绩，以及附加信息（如是否为班长）。
    • 显示等级：根据平均分将成绩转换为枚举等级（如平均分≥90 为 A）。
    • 共用体应用：根据学生类型（普通生 / 奖学金获得者）存储不同附加信息。
5. 主机字节序检测（结合共用体）

设计程序检测电脑的字节序（大端 / 小端）。 要求：

  • 使用共用体存储整数和字符数组，通过访问字符数组判断字节序。
  • 输出结果如：当前主机为小端序（低字节存低地址）。

提示：

union EndianCheck {
    int num;
    char bytes[4];
};

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