Опубликован: 05.07.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 4580 / 871 | Оценка: 4.12 / 3.74 | Длительность: 18:59:00
Лекция 10:

Справочное руководство по языку C

< Лекция 9 || Лекция 10: 1234567891011

9.8.5. Описание структур и объединений

Структура - это объект, состоящий из последовательности именованных членов. Каждый член может быть произвольного типа . Объединение - это объект, который в данный момент может содержать любой из нескольких членов. Спецификаторы и объединения имеют одинаковую форму.

Спецификатор-структуры-или-объединения

структура-или-объединение { список-описаний-структуры }

идентификатор    структуры-или-объединения
{список-описаний-структуры}
идентификатор структуры-или-объединения

Структура-или-объединение:

  • STRUCT
  • UNION

Список- описаний - структуры является последовательностью описаний членов структуры или объединения:

Список-описаний-структуры:
описание-структуры
описание-структуры список-описаний-структуры
 описание-структуры:
спецификатор-типа список-описателей-структуры
 список-описателей-структуры:
описатель-структуры
описатель-структуры, список-описателей-структуры

В обычном случае описатель структуры является просто описателем члена структуры или объединения. Член структуры может также состоять из специфицированного числа битов. Такой член называется также полем; его длина отделяется от имени поля двоеточием.

Описатель-структуры: 
описатель 
описатель: константное выражение 
: константное выражение

Внутри структуры описанные в ней объекты имеют адреса, которые увеличиваются в соответствии с чтением их описаний слева направо. Каждый член структуры, который не является полем, начинается с адресной границы, соответствующей его типу ; следовательно в структуре могут оказаться неименованные дыры. Члены, являющиеся полями, помещаются в машинные целые; они не перекрывают границы слова. Поле, которое не умещается в оставшемся в данном слове пространстве, помещается в следующее слово. Поля выделяются справа налево на PDP-11 и слева направо на других машинах.

Описатель структуры, который не содержит описателя, а только двоеточие и ширину, указывает неименованное поле, полезное для заполнения свободного пространства с целью соответствия задаваемых извне схемам. Специальный случай неименованного поля с шириной 0 используется для указания о выравнивании следующего поля на границу слова. При этом предполагается, что "следующее поле" действительно является полем, а не обычным членом структуры, поскольку в последнем случае выравнивание осуществляется автоматически.

Сам язык не накладывает ограничений на типы объектов, описанных как поля, но от реализаций не требуется обеспечивать что-либо отличное от целых полей. Более того, даже поля типа int могут рассматриваться как не имеющие знака. На PDP-11 поля не имеют знака и могут принимать только целые значения. Во всех реализациях отсутствуют массивы полей и к полям не применима операция взятия адреса &, так что не существует и указателей на поля.

Объединение можно представить себе как структуру, все члены которой начинаются со смещения 0 и размер которой достаточен, чтобы содержать любой из ее членов. В каждый момент объединение может содержать не более одного из своих членов.

Спецификатор структуры или объединения во второй форме, т.е. Один из

struct идентификатор {список-описаний-структуры} 
union идентификатор {список-описаний-структуры}

описывает идентификатор в качестве ярлыка структуры (или ярлыка объединения) структуры, специфицированной этим списком. Последующее описание может затем использовать третью форму спецификатора, один из

struct идентификатор 
union идентификатор

Ярлыки структур дают возможность определения структур, которые ссылаются на самих себя; они также позволяют неоднократно использовать приведенную только один раз длинную часть описания. Запрещается описывать структуру или объединение, которые содержат образец самого себя, но структура или объединение могут содержать указатель на структуру или объединение такого же вида, как они сами.

Имена членов и ярлыков могут совпадать с именами обычных переменных. Однако имена ярлыков и членов должны быть взаимно различными.

Две структуры могут иметь общую начальную последовательность членов; это означает, что тот же самый член может появиться в двух различных структурах, если он имеет одинаковый тип в обеих структурах и если все предыдущие члены обеих структур одинаковы. (Фактически компилятор только проверяет, что имя в двух различных структурах имеет одинаковый тип и одинаковое смещение, но если предшествующие члены отличаются, то конструкция оказывается непереносимой).

Вот простой пример описания структуры:

struct tnode { 
char tword[20]; 
int count; 
struct tnode *left; 
struct tnode *right; 
};

Такая структура содержит массив из 20 символов, целое и два указателя на подобные структуры. Как только приведено такое описание, описание

struct tnode s, *sp;

говорит о том, что s является структурой указанного вида, а sp является указателем на структуру указанного вида. При наличии этих описаний выражение

sp->count

ссылается к полю count структуры, на которую указывает sp ; выражение

s.left

ссылается на указатель левого поддерева в структуре s, а выражение

s.right->tword[0]

ссылается на первый символ члена tword правого поддерева из s.

9.8.6. Инициализация

Описатель может указывать начальное значение описываемого идентификатора. Инициализатор состоит из выражения или заключенного в фигурные скобки списка значений, перед которыми ставится знак =.

Инициализатор: 
= выражение 
= {список-инициализатора} 
= {список-инициализатора,} 
список-инициализатора: 
выражение 
список-инициализатора,список-инициализатора 
{список-инициализатора}

Все выражения, входящие в инициализатор статической или внешней переменной, должны быть либо константными выражениями, либо выражениями, которые сводятся к адресу ранее описанной переменной, возможно смещенному на константное выражение. Автоматические и регистровые переменные могут быть инициализированы произвольными выражениями, включающими константы и ранее описанные переменные и функции.

Гарантируется, что неинициализированные статические и внешние переменные получают в качестве начальных значений 0; неинициализированные автоматические и регистровые переменные в качестве начальных значений содержат мусор.

Когда инициализатор применяется к скаляру ( указателю или объекту арифметического типа ), то он состоит из одного выражения, возможно заключенного в фигурные скобки. Начальное значение объекта находится из выражения; выполняются те же самые преобразования, что и при присваивании.

Когда описываемая переменная является агрегатом ( структурой или массивом ), то инициализатор состоит из заключенного в фигурные скобки и разделенного запятыми списка инициализаторов для членов агрегата. Этот список составляется в порядке возрастания индекса или в соответствии с порядком членов. Если агрегат содержит подагрегаты, то это правило применяется рекурсивно к членам агрегата. Если количество инициализаторов в списке оказывается меньше числа членов агрегата, то оставшиеся члены агрегата заполняются нулями. Запрещается инициализировать объединения или автоматические агрегаты.

фигурные скобки могут быть опущены следующим образом. Если инициализатор начинается с левой фигурной скобки, то последующий разделенный запятыми список инициализаторов инициализирует члены агрегата; будет ошибкой, если в списке окажется больше инициализаторов, чем членов агрегата. Если однако инициализатор не начинается с левой фигурной скобки, то из списка берется только нужное для членов данного агрегата число элементов; оставшиеся элементы используются для инициализации следующего члена агрегата, частью которого является настоящий агрегат.

Последнее сокращение допускает возможность инициализации массива типа char с помощью строки. В этом случае члены массива последовательно инициализируются символами строки.

Например,

int x[] = {1,3,5};

описывает и инициализирует x как одномерный массив ; поскольку размер массива не специфицирован, а список инициализитора содержит три элемента, считается, что массив состоит из трех членов.

Вот пример инициализации с полным использованием фигурных скобок:

float y[4][3] = { 
 { 1, 3, 5 }, 
 { 2, 4, 6 }, 
 { 3, 5, 7 }, 
};

Здесь 1, 3 и 5 инициализируют первую строку массива y[0], а именно y[0][0], y[0][1] и y[0][2]. Аналогичным образом следующие две строчки инициализируют y[1] и y[2]. Инициализатор заканчивается преждевременно, и, следовательно массив y[3] инициализируется нулями. В точности такого же эффекта можно было бы достичь, написав

float y[4][3] = { 
 1, 3, 5, 2, 4, 6, 3, 5, 7 
};

Инициализатор для y начинается с левой фигурной скобки, но инициализатора для y[0] нет. Поэтому используется 3 элемента из списка. Аналогично следующие три элемента используются последовательно для y[1] и y[2]. следующее описание

float y[4][3] = { 
 {1}, {2}, {3}, {4} 
};

инициализирует первый столбец y (если его рассматривать как двумерный массив ), а остальные элементы заполняются нулями.

И наконец, описание

char msg[] = "syntax error on line %s\n";

демонстрирует инициализацию элементов символьного массива с помощью строки.

9.8.7. Имена типов

В двух случаях (для явного указания типа преобразования в конструкции перевода и для аргументов операции sizeof ) желательно иметь возможность задавать имя типа данных. Это осуществляется с помощью "имени типа ", которое по существу является описанием объекта такого типа, в котором опущено имя самого объекта.

Имя типа: 
спецификатор-типа абстрактный-описатель 
 абстрактный-описатель: 
пусто 
(абстрактный-описатель) 
* абстрактный описатель 
абстрактный-описатель () 
абстрактный-описатель [константное выражение 
  необ]

Во избежании двусмысленности в конструкции

(абстрактный описатель)

требуется, чтобы абстрактный-описатель был непуст. При этом ограничении возможно однозначно определить то место в абстрактном-описателе, где бы появился идентификатор, если бы эта конструкция была описателем в описании. Именованный тип совпадает тогда с типом гипотетического идентификатора. Например, имена типов

int 
int * 
int *[3] 
int (*)[3] 
int *() 
int (*)()

именуют соответственно типы "целый", " указатель на целое", " массив из трех указателей на целое", " указатель на массив из трех целых", " функция, возвращающая указатель на целое" и " указатель на функцию, возвращающую целое".

9.8.8. TYPEDEF

описания, в которых "класс памяти" специфицирован как typedef, не вызывают выделения памяти. вместо этого они определяют идентификаторы, которые позднее можно использовать так, словно они являются ключевыми словами, имеющими основные или производные типы.

Определяющее-тип-имя 
идентификатор

В пределах области действия описания со спецификатором typedef каждый идентификатор, являющийся частью любого описателя в этом описании, становится синтаксически эквивалентным ключевому слову, имеющему тот тип, который ассоциирует с идентификатором в описанном выше разделе смысле. Например, после описаний

typedef int miles, *klicksp; 
typedef struct ( double re, im; ) complex;

конструкции

miles distance; 
extern klicksp metricp; 
complex z, *zp;

становятся законными описаниями ; при этом типом distance является int, типом metricp - " указатель на int ", типом z - специфицированная структура и типом zp - указатель на такую структуру.

Спецификатор typedef не вводит каких-либо совершенно новых типов, а только определяет синонимы для типов, которые можно было бы специфицировать и другим способом. Так в приведенном выше примере переменная distance считается имеющей точно такой же тип, что и любой другой объект, описанный в int.

< Лекция 9 || Лекция 10: 1234567891011
Наталья Горбунова
Наталья Горбунова
Россия, Черноголовка