Nastavniky.ru

Обучение онлайн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Структура в программировании это

Структуры

Структура — это совокупность переменных, объединенных одним именем, предоставляющая общепринятый способ совместного хранения информации. Объявление структуры приводит к образованию шаблона, используемого для создания объектов структуры. Переменные, образующие структуру, называются членами структуры. (Члены структуры также часто называются элементами или полями.)

Обычно все члены структуры связаны друг с другом. Например, информация об имени и адресе, находящаяся в списке рассылки, обычно представляется в виде структуры. Следующий фрагмент кода объявляет шаблон структуры, определяющий имя и адрес. Ключевое слово struct сообщает компилятору об объявлении структуры.

struct addr <
char name[30];
char street [40]; char city[20];
char state[3];
unsigned long int zip;
>;

Объявление завершается точкой с запятой, поскольку объявление структуры — это оператор. Имя структуры addr идентифицирует структуру данных и является спецификатором типа. Имя структуры часто используют как ярлык.

На данный момент на самом деле не создано никакой переменной. Определена только форма данных. Для объявления настоящей переменной, соответствующей данной структуре, следует написать:

struct addr addr_info;

В данной строке происходит объявление переменной addr_info типа addr. При объявлении структуры определяется переменная смешанного типа. До тех пор, пока не будет объявлена переменная данного типа, она не будет существовать.

Когда объявлена структурная переменная, компилятор автоматически выделяет необходимый участок памяти для размещения всех ее членов. Рис. показывает размещение addr_info в памяти.

При объявлении структуры можно одновременно объявить одну или несколько переменных.

struct addr <
char name[30];
char street[40];
char city[20];
char state[3];
unsigned long int zip;
> addr_info; binfo, cinfo;

объявляет структуру addr и объявляет переменные addr_info, binfo, cinfo данного типа.

Важно понять, что каждая вновь создаваемая структурная переменная содержит свои собственный копии переменных, образующих структуру. Например, поле zip переменной binfo отделено от поля zip переменной cinfo. Фактически, единственная связь между binfo и cinfo заключается в том, что они обе являются экземплярами одного типа структуры. Больше между ними нет связи.

Если необходима только одна структурная переменная, то нет необходимости в ярлыке структуры. Это означает, что

struct <
char name[30];
char street[40];
char city[20];
char state[3];
unsigned long int zip;
> addr_info;

объявляет одну переменную addr_info с типом, определенным предшествующей ей структурой. Стандартный вид объявления структуры следующий:

struct ярлык <
тип имя переменной;
тип имя переменной;
тип имя переменной;
> структурные переменные;

ярлык — это имя типа структуры, а не имя переменной. Структурные переменные — это разделенный запятыми список имен переменных. Следует помнить, что или ярлык, или структурные переменные могут отсутствовать, но не оба.

C Урок 25. Структуры

В данном уроке мы познакомимся со структурами, для чего они нужны и как мы их можем использовать в наших программах.

Нередко в программе может потребоваться объединить несколько переменных различного типа в какой-то один набор для достижения той или иной общей цели. Например, нам нужно описать какой-нибудь товар и создать для него какую-то переменную, которая могла бы хранить ряд его свойств — наименование полное, наименование краткое, вес, цену, количество, единицу измерения и так далее. Эти свойства здесь имеют, как мы видим, различный тип данных, здесь есть и строки, есть и числа с плавающей точкой, могут быть и другие типы данных, а объединить мы их все хотим в какую-то общую группу, присвоить ей какое-то своё отдельное имя, создавать потом с этим именем переменные и обращаться к ним по данному имени, чтобы получить затем вышеперечисленные значения, а также их изменять в ходе нашей программы.

Вот именно в такой ситуации нам на помощь и приходят структуры.

Структура в языке C — это сгруппированные (ая) под одним именем одна или несколько переменных (возможно, различных типов). В качестве этих переменных могут быть также массивы данных, указатели на различные типы данных, также переменные других типов структур и т.д.

Вот общий вид объявления структуры

Это самое классическое объявление структур, но используется часто.

Вот так например, мы можем описать структуру для какого-то товара

struct goods

char nm [60];

float amount ;

char measure [20];

float price ;

float wieght ;

Затем в коде мы можем объявлять переменные типа нашей структуры вот таким образом

struct goods st1;

Затем мы можем обращаться к данным нашей структуры через точку.

Давайте проинициализируем переменные нашей структуры, которые, кстати, называются ещё полями

strcpy (st1. nm , «Цемент» );

st1. amount = 551.;

strcpy (st1. measure , «мешок» );

st1. price = 350.35;

st1. wieght = 50.;

Объявлять наши структуры мы можем также и через стандартное объявление типов с помощью директивы typedef, тогда уже имя типа данных нашей структуры будет следовать после блока с переменными

typedef struct

char nm [60];

float amount ;

char measure [20];

float price ;

float wieght ;

> goods ;

Переменные типов таких структур мы уже объявляем без ключевого слова struct

goods st1;

После этого мы с данной переменной работаем таким же образом, как и с переменными типов структур, объявленных классическим способом.

Также не лишним будет упомянуть, что переменные наших структур могут использоваться в функциях в качестве возврата. Это один из способов вернуть сразу несколько значений разного типа из функции.

Инициализировать поля переменных типов структур мы можем также и во время их объявления.

Например, наш товар мы можем описать вот таким способом

Также структуры можно объявлять с помощью создания указателей на них, но это будет рассмотрено в более поздних уроках, когда мы познакомимся с указателями и их использованием.

А, думаю, что пока нам теории по структурам вполне достаточно.

Давайте теперь поработаем со структурами практически.

Создадим проект с именем MYPROG25, который был сделан на основе проекта прошлого урока с именем MYPROG24.

Откроем наш проект в Eclipse, произведём его первоначальную настройку и удалим весь наш код из функции main() за исключением возврата, а то больно много там всего набралось. Функция main() приобретёт вот такой вид

int main()

return 0; //Return an integer from a function

Удалим также объявление перечисления, в том числе и закомментированное, также объявление переменной пользовательского типа. Удалим функции print_res и my_counter с их телами, а также прототипы на них.

Представим, что у нас есть задача описать несколько студентов, у которых будут ФИО, возраст и информация о том, на каком курсе данный студент обучается, так сказать, минимальная информация.

Читать еще:  Что такое метод в программировании

Объявим вот такую глобальную структуру (хотя если мы с данной структурой хотим работать только в рамках какого-то блока, то она вполне имеет право быть и локальной)

Структура (программирование)

Структура — конструкция большинства языков программирования, позволяющая содержать в себе набор переменных различных типов. В языках семейства Pascal структуры традиционно называют записями (англ. record ).

С внедрением концепции объектно-ориентированного программирования понятие структуры было расширено, в частности была добавлена возможность включения в структуру функций-методов, появились ключевые слова для ограничения доступа к элементам структуры. В результате структура стала очень похожа на классы и интерфейсы, однако в большинстве языков сохранила некоторые отличия от них.

Содержание

Пример объявления структуры

Pascal

Отличия от классов

Отличия классов от структур в разных языках разнится. Отличия для языка С#:

  • Размещение: в области стека (классы — управляемая куча (heap)
  • Копирование: создаётся отдельная копия объекта, которая после копирования живёт «своей жизнью» (классы — создаётся ссылка на тот же класс (т. н. instance)
  • Наследование: не разрешается дополнение своими свойствами; от него нельзя наследовать (класс — позволяет, кроме случаев когда класс создавался с ключевым словом sealed, не разрешающим наследование)
  • Передача параметров: как локальные копии переменных (в классах — как ссылки)
  • Конструктор: да, кроме конструктора по умолчанию, который не требует параметров (в классах — да, без ограничений)
  • Освобождение переменной: при выходе за пределы видимости (в классах — во время процесса сборки мусора (garbage collector)

Отличия для языка C++:

  • Члены структуры по умолчанию (без явного указания спецификатора доступа) являются публичными, а члены класса — закрытыми

Логический • Низший тип • Коллекция • Перечисляемый тип • Исключение • First-class function • Opaque data type • Recursive data type • Семафор • Поток • Высший тип • Type class • Unit type • Void

Абстрактный тип данных • Структура данных • Интерфейс • Kind (type theory) • Примитивный тип • Subtyping • Шаблоны C++ • Конструктор типа • Parametric polymorphism

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Структура (программирование)» в других словарях:

Программирование — процесс составления упорядоченной последовательности действий (программы (См. Программа)) для ЭВМ; научная дисциплина, изучающая программы для ЭВМ и способы их составления, проверки и улучшения. Каждая ЭВМ является автоматом,… … Большая советская энциклопедия

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ — математическая дисциплина, изучающая математич. абстракции программ, трактуемых как объекты, выраженные на формальном языке, обладающие определенной информационной и логич. структурой и подлежащие исполнению на автоматич. устройствах. П. т.… … Математическая энциклопедия

СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЯ: — деятельностная: мотивы – цели – задачи – содержание – формы – методы – критерии – результаты; управленческая: первичный анализ – прогнозирование – программирование – планирование – организация – регулирование – контроль – анализ – корригирование… … Современный образовательный процесс: основные понятия и термины

Класс (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. Класс. Класс в программировании набор методов и функций. Другие абстрактные типы данных метаклассы, интерфейсы, структуры, перечисления характеризуются какими то своими, другими… … Википедия

Нейро-лингвистическое программирование — Нейролингвистическое программирование (НЛП) (англ. Neuro linguistic programming) (также встречается вариант «нейро лингвистическое программирование») комплекс моделей, техник и операционных принципов (контекстуально зависимых убеждений),… … Википедия

Ретроспектива в программирование — Разработка программного обеспечения Процесс разработки ПО Шаги процесса Анализ • Проектирование • Реализация • Тестирование • … Википедия

Структурное программирование — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Неструктурированное программирование — Структурное программирование методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков. Предложена в 70 х годах XX века Э. Дейкстрой, разработана и дополнена Н. Виртом. В … Википедия

Нейролингвистическое программирование: Библиография — Одна из статей на тему Нейролингвистическое программирование (НЛП) Основные статьи НЛП · Принципы · НЛП психотерапия · История Новый код · НЛП и наука · Библиография · Словарь Принципы и методы Моделирование · Метамодель · Милтон модель Позиции… … Википедия

Парадигма (программирование) — Парадигма программирования это совокупность идей и понятий, определяющая стиль написания программ. Парадигма, в первую очередь, определяется базовой программной единицей и самим принципом достижения модульности программы. В качестве этой единицы … Википедия

Структуры

Введение

Мир вокруг можно моделировать различными способами. Самым естественным из них является представление о нём, как о наборе объектов. У каждого объекта есть свои свойства. Например, для человека это возраст, пол, рост, вес и т.д. Для велосипеда – тип, размер колёс, вес, материал, изготовитель и пр. Для товара в магазине – идентификационный номер, название, группа, вес, цена, скидка и т.д.

У классов объектов набор этих свойств одинаковый: все собаки могут быть описаны, с той или иной точностью, одинаковым набором свойств, но значения этих свойств будут разные.

Все самолёты обладают набором общих свойств в пределах одного класса. Если же нам надо более точное описание, то можно выделить подклассы: самолёт амфибии, боевые истребители, пассажирские лайнеры – и в пределах уже этих классов описывать объекты. Например, нам необходимо хранить информацию о сотрудниках компании. Каждый сотрудник, в общем, обладает большим количеством разных свойств. Мы выберем только те, которые нас интересуют для решения прикладной задачи: пол, имя, фамилия, возраст, идентификационный номер. Для работы с таким объектом нам необходима конструкция, которая бы могла агрегировать различные типы данных под одним именем. Для этих целей в си используются структуры.

Объявление структуры

Синтаксис объявления структуры

Полями структуры могут быть любые объявленные типы, кроме самой структуры этого же типа, но можно хранить указатель на структуру этого типа:

В том случае, если несколько полей имеют один тип, то их можно перечислить через запятую:

После того, как мы объявили структуру, можно создавать переменную такого типа с использованием служебного слова struct. Доступ до полей структуры осуществляется с помощью операции точка:

Структура, объявленная в глобальном контексте, видна всем. Структура также может быть объявлена внутри функции:

Читать еще:  Язык программирования html самоучитель

Можно упростить пример: синтаксис языка позволяет создавать экземпляры структуры сразу же после определения:

Структура также может быть анонимной. Тогда мы не сможем использовать имя структуры в дальнейшем.

В этом примере мы создали переменную A. Она является структурой с двумя полями.

Начальная инициализация структур

Структуру можно инициализировать во время создания как массив. Поля в этом случае будут присваиваться по порядку.

Замечание: таким образом можно только иницализировать структуру. Присваивать значение всей структуре таким образом нельзя.

Современный стандарт си позволяет инициализировать поля структуры по имени. Для этого используется следующий синтакис:

Определение нового типа

Когда мы определяем новую структуру с помощью служебного слова struct, в пространстве имён структур (оно не имеет ничего общего с пространствами имён С++) создаётся новый идентификатор. Для доступа к нему необходимо использовать служебное слово struct. Можно определить новый тип с помощью служебного слова typedef. Тогда будет создан псевдоним для нашей структуры, видимый в глобальном контексте.

Теперь при работе с типом Point нет необходимости каждый раз писать слово struct. Два объявления можно объединить в одно

Замечание. Если мы создаём новый тип-структуру, полем которого является указатель на этот же тип, то его необходимо объявлять явно с использованием служебного слова struct

Указатели на структуру

Указатель на структуру создаётся как обычно. Отличие заключается в том, что можно обращаться к полям структуры через указатель с помощью операции «стрелка» (минус + больше). Пример – пользователь вводит число – размер массива пользователей. Поле этого вводит для каждого из них логин и пароль. Третье поле — идентификатор – задаётся автоматически. После этого все пользователи выводятся на экран.

Обратите внимание на удаление массива структур: при удалении экземпляра структуры он не удаляет своих полей самостоятельно, поэтому необходимо сначала удалять поля, после этого удалять сам массив.
При вызове функции jsonUser мы передаём указатель на экземпляр структуры, поэтому внутри функции доступ до полей осуществляется с помощью оператора стрелка.

Устройство структуры в памяти

Поля структуры расположены в памяти друг за другом. Тип поля определяет сдвиг относительно предыдущего поля. Имя поля — это сдвиг относительно адреса экземпляра. На самом деле размер структуры не всегда равен сумме размеров её полей: это связано с тем, что компилятор оптимизирует расположение структуры в памяти и может поля небольшого размера подгонять до чётных адресов.

Первая структура должна иметь размер 6 байт, вторая 8 байт, третья 7 байт, однако на 32-разрядной машине компилятор VC сделает их все три равными 8 байт. Стандарт гарантирует, что поля расположены друг за другом, но не гарантирует, что непрерывно.

Есть возможность изменить упаковку структур в памяти. Можно явно указать компилятору каким образом производить упаковку полей структуры, объединений или полей класса. Каким образом это делать, зависит от компилятора. Один из самых распространённых способов прагма pack()

У неё есть несколько разновидностей, рассмотрим только одну. pragma pack(n) указывает значение в байтах, используемое для упаковки. Если параметр компилятора не заданы для модуля значения по умолчанию n 8. Допустимыми значениями являются 1, 2, 4, 8 и 16. Выравнивание поля происходит по адресу, кратному n или сумме нескольких полей объекта, в зависимости от того, какая из этих величин меньше.

Использование #pragma pack не приветствуется: логика работы программы не должна зависить от внутреннего представления структуры (если, конечно, вы не занимаетесь системным программированием или ломаете чужие программы и сети).

Приведение типов

Стандартом поведение при приведении одной структуры к другой не определено. Это значит, что даже если структуры имеют одинаковые поля, то нельзя явно кастовать одну структуру до другой.

Этот пример работает, но это хак, которого необходимо избегать. Правильно писать так

Привести массив к структуре (или любому другому типу) по стандарту также невозможно (хотя в различных компиляторах есть для этого инструменты).
Но в си возможно всё.

Но запомните, что в данном случае поведение не определено.

Вложенные структуры

Структура сама может являться полем структуры. Пример: структура Model – модель автомобиля, имеет название, номер, год выпуска и поле Make, которое в свою очередь хранит номер марки и её название.

Вложенные структуры инициализируются как многомерные массивы. В предыдущем примере можно произвести начальную инициализацию следующим образом:

P.S. подобным образом инициализировать строки не стоит, здесь так сделано только для того, чтобы упростить код.

Указатели на поля структуры и на вложенные структуры

Указатели на поля структуры определяются также, как и обычные указатели. Указатели на вложенные структуры возможны только тогда, когда структура определена. Немного переделаем предыдущий пример: «деанонимизируем» вложенную безымянную структуру и возьмём указатели на поля структуры Model:

Как уже говорилось ранее, в си, даже если у двух структур совпадают поля, но структуры имеют разные имена, то их нельзя приводить к одному типу. Поэтому приходится избавляться от анонимных вложенных структур, если на них нужно взять указатель. Можно попытаться взять указатель типа char* на поле структуры, но нет гарантии, что поля будут расположены непрерывно.

Примеры

1. Стек, реализованный с помощью структуры «Узел», которая хранит значение (в нашем примере типа int) и указатель на следующий узел. Это неэффективная реализация, которая требует удаления и выделения памяти под узел при каждом вызове операции push и pop.

2. Реализуем структуру — массив, и некоторые операции для работы с массивами. Тип массива зададим макроподстановкой.

3. Структура Линия, состоит из двух структур точек. Для краткости реализуем только пару операций

Обратите внимание на операции создания и копирования линии. Обязательно нужно копировать содержимое, иначе при изменении или удалении объектов, которые мы получили в качестве аргументов, наша линия также изменится. Если структура содержит другие структуры в качестве полей, то необходимо проводить копирование содержимого всех полей. Глубокое копирование позволяет избежать неявных зависимостей.

4. Структура комплексное число и функции для работы с ней.

Структурный тип данных

Объявление и определение структур

Примером структуры может послужить любой объект, для которого описывается ряд его характеристик, имеющих значение в данной программе. Например, для книг это может быть название, автор, количество страниц; для окружности — координаты центра, диаметр, цвет. На языке программирования C объявление вышеупомянутых структурных типов данных может выглядеть так:

Читать еще:  Хочу научиться программировать с чего начать

В данном случае мы как бы создаем новый тип данных, но еще не объявляем переменных этих типов. Обратите внимание на точку с запятой в конце объявлений.

Чаще переменные структур объявляются так:

Здесь объявляются три структуры типа circle и одна структура типа book. Можно объявлять типы структур и их переменные по-иному, но мы для избежания путаницы рассматривать другие способы не будем.

Каждая переменная типа circle содержит четыре элемента (или поля) — x, y, dia, color. Можно сказать, что они представляют собой вложенные переменные. Причем эти переменные разных типов. Таким образом переменная-структура позволяет объединить под одним именем ряд разнородных данных. Обычно это нужно для удобства обработки данных. Если нельзя было бы создавать структуры, то пришлось бы создавать множество независимых переменных или ряд массивов, явной взаимосвязи между которыми не было бы. Структуру же позволяют объединять взаимосвязанные данные. Это конечно еще не объектно-ориентированное программирование, но уже взгляд в его сторону.

Объявив переменную структурного типа, мы можем получить доступ к каждому ее элементу для присваивания, изменения или получения значения:

Значение элементов структуры можно сразу определять при объявлении переменной, что похоже на инициализацию массивов:

Значение переменной-структуры можно присвоить переменной того же типа:

В четвертой строке кода данные переменной old присваиваются new. В итоге вторая структура содержит копию данных первой. То, что можно выполнять присваивание по отдельным полям должно быть понятно.

Структуры и функции

Структуры-переменные можно передавать в функции в качестве параметров и возвращать их оттуда. Структуры передаются по значению, как обычные переменные, а не по ссылке, как массивы.
Рассмотрим программу, в которой одна функция возвращает структуру, а другая — принимает ее в качестве параметра:

Примечание. При компиляции программы в GNU/Linux команда выглядит так: gcc program.c -lm . Это связано с использованием библиотеки с математическими функциями.

  • Объявляется структура circle как глобальный тип данных. Таким образом любая, а не только main() , функция может создавать переменные этого типа.
  • Функция new_circle() возвращает структуру, а функция cross() принимает структуру по значению. Следует отметить, что можно создавать функции, которые как принимают (возможно, несколько структур) так и возвращают структуру.
  • В функции new_circle() создается переменная new типа struct circle, поля которой заполняются пользователем. Функция возвращает значение переменной new в функцию main() , где это значение присваивается переменной a, которая также принадлежит типу sctruct circle.
  • Функция cross() определяет, пересекает ли круг начало координат. В ее теле вычисляется расстояние от центра круга до начала координат. Это расстояние является гипотенузой прямоугольного треугольника, длина катетов которого равна значениям x и у. Далее, если гипотенуза меньше радиуса, то круг пересекает начало координат, т.е. точку (0, 0).
  • В функции main() при вызове cross() данные, содержащиеся в переменной a, копируются и присваиваются переменной c.

Указатели и структуры

В отличие от массивов, структуры передаются в функции по значению. Это не всегда рационально, т.к. структуры могут быть достаточно большого размера, и копирование таких участков памяти может замедлять работу программы. Поэтому часто структуры в функцию передают по ссылке, при этом можно использовать как указатель, так и операцию получения адреса.

Тогда функция reader() должна иметь примерно такое объявление:
void reader (struct book *pb);

Возникает вопрос, как при использовании указателей обращаться к элементам структур? Во первых надо получить саму структуру, т.е. если pnew указатель, то сама структура будет *pnew . Далее можно уже обращаться к полям через точку: *pnew.title . Однако это выражение не верно, т.к. приоритет операции «точка» (обращение к полю) выше операции «звездочка» (получить значение по адресу). Таким образом приведенная запись сначала пытается получить значение поля title у указателя pnew, но у pnew нет такого поля. Проблема решается с помощью скобок, которые изменяют порядок выполнения операций: (*pnew).title . В таком случае сначала извлекается значение по адресу pnew, это значение является структурой. Затем происходит обращение к полю структуры.

В языке программирования C записи типа (*pnew).title часто заменяют на такие: pnew->title , что позволяет синтаксис языка. Когда в программе вы видите стрелку (тире и скобка) всегда помните, то, что написано до стрелки, — это указатель на структуру, а не переменная-структура.

Пример кода с использованием указателей:

Массивы структур

Обычно создание в программе одной переменной структурного типа не имеет особого смысла. Чаще структурами пользуются, когда необходимо описать множество похожих объектов, имеющих разные значения признаков. Значения каждого объекта следует объединить вместе (в структуру) и тем самым отделить от значений других объектов. Например, описание ряда книг или множества людей. Таким образом мы можем организовать массив, где каждый элемент представляет собой отдельную структуру, а все элементы принадлежат одному и тому же структурному типу.

Напишем программу для учета персональных компьютеров в организации. Каждая структура будет описывать определенные модели и содержать поле, в котором будет указано количество таких объектов. Поэтому при объявлении структурного типа данных следует описать такие поля как тип компьютера, модель процессора, количество.

Программа будет предоставлять возможность получать информацию о всех моделях и изменять количество компьютеров указанной пользователем модели. В программе будут определены две функции (помимо main() ): для вывода всей информации и для изменения количества компьютеров.

  • Массив структур инициализируется при его объявлении.
  • Функции viewer() и changer() принимают указатели на структуру computer.
  • В теле viewer() указатель инкрементируется в заголовке цикла; таким образом указывая на следующий элемент массива, т.е. на следующую структуру.
  • В выражении (comp+i)->qty скобки необходимы, т.к оператор -> имеет более высокий приоритет. Скобки позволяют сначала получить указатель на i-ый элемент массива, а потом обратиться к его полю.
  • Декрементирование i в функции changer() связано с тем, что индексация начинается с нуля, а номера элементов массива, которые пользователь видит на экране, с единицы.
  • Для того, чтобы уменьшить количество компьютеров, при запросе надо ввести отрицательное число.

Пример результата работы программы:

Задание
Придумайте свою программу, в которой бы использовался массив структур, или перепишите приведенную выше программу и дополните ее функцией, которая позволяет добавлять в массив новый элемент-структуру.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector