C语言中结构体的高级应用与操作技巧

### C语言中结构体的高级应用与操作技巧 #### 1. 结构体指针的使用 在C语言里，结构体指针是极为常用的。比如以下代码： ```c pp = &origin; printf("origin is (%d,%d)\n", (*pp).x, (*pp).y); ``` 这里`(*pp).x`的括号是必需的，因为结构体成员运算符`.`的优先级高于`*`。表达式`*pp.x`实际意味着`*(pp.x)`，这是非法的，因为`x`并非指针。 为了简化操作，C语言提供了一种简写方式。若`p`是指向结构体的指针，那么`p->member-of-structure`就可用于引用特定成员。所以上述代码也能写成： ```c printf("origin is (%d,%d)\n", pp->x, pp->y); ``` `.`和`->`运算符都是从左至右结合的。例如有如下定义： ```c struct rect r, *rp = &r; ``` 那么下面四个表达式是等价的： - `r.pt1.x` - `rp->pt1.x` - `(r.pt1).x` - `(rp->pt1).x` 结构体运算符`.`和`->`，以及用于函数调用的`()`和用于下标的`[]`，处于优先级层次的顶端，结合性很强。例如： ```c struct { int len; char *str; } *p; ``` 对于`++p->len`，它会使`len`的值增加，而非`p`，因为隐含的括号是`++(p->len)`。可以使用括号来改变结合性：`(++p)->len`会先增加`p`的值，再访问`len`；`(p++)->len`则是先访问`len`，再增加`p`的值（最后一组括号并非必需）。 同理，`*p->str`会获取`str`所指向的内容；`*p->str++`会先访问`str`所指向的内容，再增加`str`的值；`(*p->str)++`会增加`str`所指向内容的值；`*p++->str`会先访问`str`所指向的内容，再增加`p`的值。 #### 2. 结构体数组的应用 假设要编写一个程序来统计每个C关键字的出现次数。一种方法是使用两个并行数组： ```c char *keyword[NKEYS]; int keycount[NKEYS]; ``` 不过，并行数组的使用暗示了另一种组织方式——结构体数组。每个关键字可看作一个对： ```c char *word; int count; ``` 并且存在一个这样的对的数组。结构体声明如下： ```c struct key { char *word; int count; } keytab[NKEYS]; ``` 这声明了一个结构体类型`key`，定义了一个该类型的结构体数组`keytab`，并为其分配了存储空间。数组的每个元素都是一个结构体，也可写成： ```c struct key { char *word; int count; }; struct key keytab[NKEYS]; ``` 由于`keytab`结构体包含一组常量名称，将其设为外部变量并在定义时一次性初始化是最为简便的。结构体初始化类似于之前的操作，定义后紧跟一个用花括号括起来的初始化列表： ```c struct key { char *word; int count; } keytab[] = { "auto", 0, "break", 0, "case", 0, "char", 0, "const", 0, "continue", 0, "default", 0, /* ... */ "unsigned", 0, "void", 0, "volatile", 0, "while", 0 }; ``` 初始化列表是成对列出的，对应结构体的成员。更精确的做法是用花括号将每个“行”或结构体的初始化列表括起来，不过当初始化列表为简单变量或字符串，且所有成员都存在时，内部花括号并非必需。若提供了初始化列表且`[]`为空，数组`keytab`的元素数量会自动计算。 关键字计数程序从`keytab`的定义开始。主程序通过反复调用`getword`函数来读取输入，每次获取一个单词。每个单词会在`keytab`中使用二分查找函数进行查找，关键字列表必须按升序排列。以下是完整代码： ```c #include <stdio.h> #include <ctype.h> #include <string.h> #define MAXWORD 100 int getword(char *, int); int binsearch(char *, struct key *, int); /* count C keywords */ main() { int n; char word[MAXWORD]; while (getword(word, MAXWORD) != EOF) if (isalpha(word[0])) if ((n = binsearch(word, keytab, NKEYS)) >= 0) keytab[n].count++; for (n = 0; n < NKEYS; n++) if (keytab[n].count > 0) printf("%4d %s\n", keytab[n].count, keytab[n].word); return 0; } /* binsearch: find word in tab[0]...tab[n-1] */ int binsearch(char *word, struct key tab[], int n) { int cond; int low, high, mid; low = 0; high = n - 1; while (low <= high) { mid = (low+high) / 2; if ((cond = strcmp(word, tab[mid].word)) < 0) high = mid - 1; else if (cond > 0) low = mid + 1; else return mid; } return -1; } ``` `NKEYS`表示`keytab`中关键字的数量。虽然可以手动计数，但使用机器计算会更简便、安全，特别是在列表可能发生变化的情况下。一种方法是用空指针结束初始化列表，然后遍历`keytab`直到找到末尾。不过，由于数组大小在编译时就已确定，可使用`sizeof`运算符来计算元素数量。`sizeof`运算符可用于计算任何对象的大小，表达式`sizeof object`和`sizeof (type name)`会返回指定对象或类型的字节数。在本例中，关键字的数量可通过数组大小除以单个元素的大小来计算，可使用以下`#define`语句设置`NKEYS`的值： ```c #define NKEYS (sizeof keytab / sizeof(struct key)) ``` 也可写成： ```c #define NKEYS (sizeof keytab / sizeof(keytab[0])) ``` 这种写法的优点是，即使类型发生变化，也无需修改代码。需要注意的是，`sizeof`不能用于`#if`行，因为预处理器不会解析类型名称，但`#define`中的表达式不会由预处理器求值，所以此处代码是合法的。 `getword`函数用于从输入中获取下一个“单词”，单词可以是以字母开头的字母和数字字符串，也可以是单个非空白字符。函数返回值为单词的第一个字符，若到达文件末尾则返回`EOF`，若字符不是字母则返回该字符本身。代码如下： ```c /* getword: get next word or character from input */ int getword(char *word, int lim) { int c, getch(void); void ungetch(int); char *w = word; while (isspace(c = getch())) ; if (c != EOF) *w++ = c; if (!isalpha(c)) { *w = '\0'; return c; } for ( ; --lim > 0; w++) if (!isalnum(*w = getch())) { ungetch(*w); break; } *w = '\0'; return word[0]; } ``` `getword`函数使用了之前编写的`getch`和`ung