C 语言高级数据结构

Question

主要涵盖 C 高级数据结构，在用 python 的时候，这门语言的灵活性令人咂舌，如：

# python
lis = ["string", 1, 3.98, False, {"name":"beginman", "age":24}, None]

在 python 列表里面可以自由设置任何类型的值，如果换到 C/C++ 中则要写一大堆东西，正所谓 人生苦短，我用 python 啊， 为了更深入的理解 C，这份苦吃着也罢。

我们需要把一批数据打包，如鱼的名称，种类，牙齿，年龄，如果要打印它，在之前的章节中可以这样：

void showFish(const char *name, const char *species, int teeth, int age) {
    // const char *:表示将传递字符串字面值
    printf("%s is a %s with %i teeth.He is %i\n", name, species, teeth, age);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    showFish("Snappy", "Piranha", 69, 4);
    return 0;
}

如果使用结构可以把不同的类型写在一起，封装成一个新的大数据类型：

struct fish {
    const char *name;
    const char *species;
    int teeth;
    int age;
};  // 不要忘了分号结尾

定义 struch fish 新结构后，开始创建数据：

struct fish snappy = {"Snappy", "Piranha", 69, 4};

那么上面的例子可以用结构体改写成：

struct fish {
    const char *name;
    const char *species;
    int teeth;
    int age;
};  // 不要忘了分号结尾

void showPrettyFish(struct fish f) {
    printf("%s is a %s with %i teeth.He is %i\n", f.name, f.species, f.teeth, f.age);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    struct fish snappy = {"Snappy", "Piranha", 69, 4};
    showPrettyFish(snappy);
    return 0;
}

1.定义与声明

结构体的定义如下所示，struct 为结构体关键字，tag 为结构体的标志，member-list 为结构体成员列表，其必须列出其所有成员；variable-list 为此结构体声明的变量。

 struct tag { member-list } variable-list ; 

在一般情况下，tag、member-list、variable-list 这 3 部分至少要出现 2 个。以下为示例：

//此声明声明了拥有 3 个成员的结构体，分别为整型的 a，字符型的 b 和双精度的 c
//同时又声明了结构体变量 s1
//这个结构体并没有标明其标签
struct 
{
    int a;
    char b;
    double c;
} s1;

//此声明声明了拥有 3 个成员的结构体，分别为整型的 a，字符型的 b 和双精度的 c
//结构体的标签被命名为 SIMPLE,没有声明变量
struct SIMPLE
{
    int a;
    char b;
    double c;
};
//用 SIMPLE 标签的结构体，另外声明了变量 t1、t2、t3
struct SIMPLE t1, t2[20], *t3;

//也可以用 typedef 创建新类型
typedef struct
{
    int a;
    char b;
    double c; 
} Simple2;
//现在可以用 Simple2 作为类型声明新的结构体变量
Simple2 u1, u2[20], *u3;

可以使用指定初始化器来设置结构字段的初值：

typedef struct { 
	const char *color; 
	int gears;
	int height;
} bike;

bike b = {.height=17, .gears=21};

2.结构体成员访问

结构体成员依据结构体变量类型的不同，一般有 2 种访问方式，一种为直接访问，一种为间接访问

struct SIMPLE
{
    int a;
    char b;
};

//声明结构体变量 s1 和指向结构体变量的指针 s2
struct SIMPLE s1, *s2;

//给变量 s1 和 s2 的成员赋值,注意 s1.a 和 s2->a 并不是同一成员
//直接访问
s1.a = 5;
s1.b = 6;

//间接访问
s2->a = 3;
s2->b = 4;

3.结构与存储器

定义结构时，存储器并没有创建任何东西，只是给了计算机一个模板，当定义新变量时，存储器为结构创建一块足够大的空间。那么当把一个结构变量赋给另一个结构变量时会发生什么？计算 机会创建一个新的结构副本，也就是说，计算机需要再分配一 块存储器空间，大小和原来相同，然后把每个字段都复制过去。

4.嵌套定义结构

定义嵌套结构是为了应付更加复杂的情况，如下：(注意嵌套结构的顺序)

//定义一个爱好规则结构
typedef struct {
    const char *species;        // 种类
    const char *rules;          // 规则
} Rules;

//定义一个爱好结构
typedef struct {
    const char *what;   //爱好什么
    Rules rl;    //规则
} Like;


//定义一个人的结构
typedef struct {
    const char *name;   // 名字
    int age;            // 年龄
    Like lk;     // 爱好
} Person;


int main(int argc, char *argv[]) {
    Person beginman  = {"beginman", 24, {"游泳", {"有氧运动", "规则如下：蛙泳一个来回，水下憋气 10 分钟.."}}};
    printf("%s is %i years old, he like %s(%s: %s)", beginman.name, beginman.age, beginman.lk.what, beginman.lk.rl.species, beginman.lk.rl.rules);
    return 0;
}

5.更新结构

如下实例：

typedef struct {
    const char *name;
    int age;
}turtle;


void happy_birthday(turtle t) {
    t.age=100;
    printf("%i\n", t.age);
}


int main(int argc, char *argv[]) {
    turtle xx = {"龟龟", 99};
    //更改年龄
    happy_birthday(xx);
    printf("%i\n", xx.age);
    return 0;
}

试图更改乌龟的年龄：输出结果：

100
99

why？在 C 中，参数按值传递给函数,当调用函数时，传入函数的值会赋值给形参，

void happy_birthday(turtle t) {
	... 
}
//myrtle 结构会复制给形参
happy_birthday(myrtle);

//等效于：
turtle t = myrtle;

在 C 语言中，当为结构赋值时，计算机会复制结构的值。如果想把结构传给函数并在函数中更新值，则需要结构指针。

因为只有把变量在存储器中的位置告诉函数，函数才能更新保存在那里的数据，才能更新变量。

所以上面的代码可以这样写：

void happy_birthday(turtle *t) {
    (*t).age=100;		//要把*放在变量