数据结构

本节来讨论c语言主要的数据结构，包括数组、结构体、共用体、枚举。首先从数组开始。

1、数组

数组为同一类型的基本数据的集合。我们知道，基本数据类型都占据一定的内存空间，基本数据类型的定义，实际上就是内存地址的分配过程，同样的，数组作为基本数据类型的集合，在创建时也必须进行内存的分配。以下都为正确的数组创建方法：

int num1[4]={0,1,2,3};  
int num2[4]={0,1};  
int num3[4]={[2]=2,[3]=3};  
int num4[]={0,1,2,3};  
int n=3;int num5[n];  
int num6[0]; 

错误的示例：

int num5[]; // 未明确范围  
int num6={0,1,2,3}; // 格式不对  
int num7[];num7={0,1,2,3}; // 整体赋值必须在定义时赋值  
int n=3;int num8[n]={0,1,2,3}; // 错误  
int num9[-1]; // 没有负数个  

特殊的数组：
a、字符数组（字符串）
在c语言中通过字符数组的方式表示字符串，字符串的结尾不是字符数组的结尾，而是字符数组中出现的第一个‘\0’。

char str[]={'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!', '\0'};      
printf("%s\n", str);  

也可以采用下面的方式创建（这两者不等价）：

char *str="Hello World!";  
printf("%s\n", str);  

b、多维数组
有的时候采用单一的数组也可能满足不了需求，这时候就需要用到多维数组，他的定义和普通的数组完全一样，只不过他的每一个元素本身都是一个数组。我们来看一下多维数组的存储方式：

int a[2][2]={{1,2},{1,2}};  
printf("a[0][0]: %p \n", &a[0][0]);  
printf("a[0][1]: %p \n", &a[0][1]);  
printf("a[1][0]: %p \n", &a[1][0]);  
printf("a[1][1]: %p \n", &a[1][1]);  

输出结果：

a[0][0]: 0x7fff5fbff8c0   
a[0][1]: 0x7fff5fbff8c4   
a[1][0]: 0x7fff5fbff8c8   
a[1][1]: 0x7fff5fbff8cc 

从上述结果中可以看出，多维数组和普通数组的存储方式完全一样，也是按次序摆放，只是调用的方式略有不同。

2、结构体

在数组中，所用元素的类型都必须是相同的，为了满足更个性化的需要，就出现了结构体，他是一种类似数组的结构，只不过其内部存储的变量不是单一的数据类型，可以由多种数据类型组成，甚至可以是某个函数。为了表示结构体的这种任意的特性，结构体需要开发者自己编写结构格式，典型结构体的格式定义如下(要放在主函数的前面)：

struct student  {  
    int number;     //学号  
    int age;        //年龄  
    double height;  //身高  
    char name[8];     //姓名  
}; //注意分号  

该操作只是定义了一个名称为student的框架，并没有实际分配内存。
为了分配内存，我们需要对student结构体进行实例化：

struct student stu; // 获得student结构体实例stu  
// 地址及大小输出  
printf("stu            地址:%p 大小: %lu Byte \n", &stu, sizeof(stu));  
printf("stu.number     地址:%p 大小: %lu Byte \n", &stu.number, sizeof(stu.number));  
printf("stu.age        地址:%p 大小: %lu Byte \n", &stu.age, sizeof(stu.age));  
printf("stu.height     地址:%p 大小: %lu Byte \n", &stu.height, sizeof(stu.height));  
printf("stu.name       地址:%p 大小: %lu Byte \n", &stu.name, sizeof(stu.name)); 

在上面的方法中，我们通过点语法访问结构体实例的内部变量，并获取各变量的地址，输出结果：

stu            地址:0x7fff5fbff8c0 大小: 24 Byte   
stu.number     地址:0x7fff5fbff8c0 大小: 4 Byte   
stu.age        地址:0x7fff5fbff8c4 大小: 4 Byte   
stu.height     地址:0x7fff5fbff8c8 大小: 8 Byte   
stu.name       地址:0x7fff5fbff8d0 大小: 8 Byte 

可以看出，在结构体实例中，内存的分配是按照内部变量的次序依次排列的，结构体的地址为第一个变量的地址，这和前面的结论一致。

3、共用体

共用体和结构体的创建方法基本相同，所不同的是他的内部变量公用相同的存储单元。为什么要这样做呢？是因为并不是所有的硬件都有足够的内存供我们使用，在有些场合下，一个“结构体”的内部变量同时只用到一个，这时候使用共用体将大大节省内存开支。此外，在通信领域，有时候在接受数据时无法确定数据的类型，先把数据存储下来，然后再根据类型对应读取，举例如下：
创建共用体框架（同样要放在主函数前面）：

union reciveData  {  
    int number;     // 数字  
    char character;  // 字符  
}; 

实例化及验证：

union reciveData data; // 实例化  
// 地址及大小输出  
printf("data                 地址:%p 大小: %lu Byte \n", &data, sizeof(data));  
printf("data.number          地址:%p 大小: %lu Byte \n", &data.number, sizeof(data.number));  
printf("data.character       地址:%p 大小: %lu Byte \n", &data.character, sizeof(data.character)); 

输出结果：

data                 地址:0x7fff5fbff8d8 大小: 4 Byte   
data.number          地址:0x7fff5fbff8d8 大小: 4 Byte   
data.character       地址:0x7fff5fbff8d8 大小: 1 Byte  

由输出结果可以看出，共用体实例的存储空间为共用体实例内部最大元素的尺寸，各元素的地址相同，都等于共用体的地址。

4、枚举

枚举是一种特殊的数据结构，他将某些固定的数值表示成有意义的标识符，以提高程序的可读性。
枚举和上面的结构体和共用体类似，也需要在主函数前面声明其框架，例如：

enum {spring, summer, autumn, winter} season; //不含类型标签，定义单一的变量  
enum color_led {red, green, blue}; //含类型标签，可定义多个变量  

这两个枚举分别定义了四季和LED灯的三种状态，不同的是，第一个例子中没有“框架名称”，直接声明了单一的枚举，其标识符为season。第二个例子中有“框架名称“color_led”，我们可以通过此名称创建多个相似的框架。注意，这里并没有分配空间！如果你尝试通过&指令输出地址的话，会报错！
第一个例子的输出：

printf("spring = %d\n", spring);  
printf("summer = %d\n", summer);  
printf("autumn = %d\n", autumn);  
printf("winter = %d\n", winter);

结果为：

spring = 0  
summer = 1  
autumn = 2  
winter = 3  

可见，这些标识符在真正运行的阶段还是以数字的形式进行流通，只是我们给他们换了一个叫发，方便了编程工作及思路的整理。顺便一提的是，我们可以在定义枚举的时候人为的改变这些默认值，方法如下：

enum {  
    spring,  
    summer = 2,  
    autumn,  
    winter
} season;  

此时，summer之后的数据根据summer依次递加，前面的保持不变，输出如下：

spring = 0  
summer = 2  
autumn = 3  
winter = 4 

5、总结

合理运用以上几种复杂数据类型，将使我们的程序变得完善和规范，同时便于我们思路的理清。务必弄清楚这几种数据的使用。