Структуры
Структура в языке программирования Си представляет собой составной тип данных, который состоит из других компонентов. При этом в отличие от массива эти компоненты могут представлять различные типы данных.
Определение структуры
Для определения структуры применяется ключевое слово struct , а сам формат определения выглядит следующим образом:
struct имя_структуры < компоненты_структуры >;
Имя_структуры представляет произвольный идентификатор, к которому применяются те же правила, что и при наименовании переменных.
После имени структуры в фигурных скобках помещаются компоненты структуры — объекты, которые составляют структуру.
Следует отметить, что в отличие от функции при определении структуры после закрывающей фигурной скобки идет точка с запятой.
Например, определим простейшую структуру:
struct person < int age; char * name; >;
Здесь определена структура person , которая имеет два элемента: age (представляет тип int ) и name (представляет указатель на тип char ).
Все элементы структуры объявляются как обычные переменные. Но в отличие от переменных при определении элементов структуры для них не выделяется память, и их нельзя инициализировать. По сути мы просто определяем новый тип данных.
Использование структуры
После определения структуры мы можем ее использовать. Для начала мы можем определить объект структуры — по сути обычную переменную, которая будет представлять выше созданный тип:
// определение структуры person struct person < int age; char * name; >; int main(void) < // определение переменной, которая представляет структуру person struct person tom; >
Здесь определена переменная tom, которая представляет структуру person . И при каждом определении переменной типа структуры ей будет выделяться память, необходимая для хранения ее элементов.
Инициализация структуры
При определении переменной структуры ее можно сразу инициализировать, присвоив какое-нибудь значение. Инициализация структур аналогична инициализации массивов: в фигурных скобках передаются значения для элементов структуры. Есть два способа инициализации структуры.
-
По позиции : значения передаются элементам структуры в том порядке, в котором они следуют в структуре:
struct person tom = ;
struct person tom = ;
Обращение к элементам структуры
Также после создания переменной структуры можно обращаться к ее элементам — получать их значения или, наоборот, присваивать им новые значения. Для обращения к элементам структуры используется операция «точка»:
имя_переменной_структуры.имя_элемента
Теперь объединим все вместе в рамках программы:
#include struct person < int age; char * name; >; int main(void) < struct person tom = ; printf("Age: %d \t Name: %s", tom.age, tom.name); return 0; >
Консольный вывод программы:
Age: 23 Name: Tom
Можно инициализировать элементы структуры по отдельности:
#include struct person < int age; char * name; >; int main(void)
Объединение определение структуры и ее переменных.
Мы можем одновременно совмещать определение типа структуры и ее переменных:
#include struct person < int age; char * name; >tom; // определение структуры и ее переменной int main(void) < tom = ; printf("Name:%s \t Age: %d", tom.name, tom.age); return 0; >
После определения структуры, но до точки с запятой мы можем указать переменные этой структуры. А затем присвоить их элементам значения.
Можно тут же инициализировать структуру:
#include struct person < int age; char * name; >tom = ; int main(void)
Можно определить сразу несколько переменных:
struct person < int age; char * name; >tom, bob, alice;
При подобном определении мы можем даже не указывать имя структуры:
struct < int age; char * name; >tom;
В этом случае компилятор все равно будет знать, что переменная tom представляет структуры с двумя элементами name и age. И соответственно мы также с этими переменными сможем работать. Другое дело, что мы не сможем задать новые переменные этой структуры в других местах программы.
typedef
Еще один способ определения структуры представляет ключевое слово typedef :
#include typedef struct < int age; char * name; >person; int main(void) < person tom = ; printf("Name:%s \t Age: %d", tom.name, tom.age); return 0; >
В конце определения структуры после закрывающей фигурной скобки идет ее обозначение — в данном случае person . В дальнейшем мы можем использовать это обозначение для создания переменной структуры. При этом в отличие от примеров выше здесь при определении переменной не надо использовать слово struct .
Директива define
Еще один способ определить структуру представляет применение препроцессорной директивы #define :
#include #define PERSON struct int main(void) < PERSON tom = ; printf("Name:%s \t Age: %d", tom.name, tom.age); return 0; >
В данном случае директива define определяет константу PERSON, вместо которой при обработке исходного кода препроцессором будет вставляться код структуры struct
Копирование структур
Одну структуру можно присвавивать другой структуре того же типа. При копировании элементы структуры получают копии значений:
#include struct person < int age; char * name; >; int main(void) < struct person tom = ; // копируем значения из структуры tom в структуру bob struct person bob = tom; bob.name = "Bob"; printf("Name: %s \t Age: %d \n", bob.name, bob.age); printf("Name: %s \t Age: %d \n", tom.name, tom.age); return 0; >
Здесь в переменную bob копируются данные из структуры tom . Далее мы для структуры bob меняется значение поля name . В итоге мы получим следующий консольный вывод:
Name: Bob Age: 38 Name: Tom Age: 38
Ввод с консоли данных для структуры
С элементами структуры можно производить все те же операции, что и с переменными тех же типов. Например, добавим ввод с консоли:
#include struct person < int age; char name[20]; >; int main(void) < struct person tom = ; printf("Enter name: "); scanf("%s", tom.name); printf("Enter age: "); scanf("%d", &tom.age); printf("Name:%s \t Age: %d", tom.name, tom.age); return 0; >
Консольный вывод программы:
Enter name: Eugene Enter age: 33 Name: Eugene Age: 33
Инициализация структуры С и в С++
Дело в том, что в С++ класс another_struct_name будет вложенным в класс struct_name , а не помещаться в глобальное пространство имен, как в С. Так что этот код уже не будет работать на выражении const another_struct_name_t some_an_s . Чтобы объявления можно было нормально использовать и в С, и в С++ вам надо избавиться от вложенных структур. А вот designated initializers можно оставить — они будут официально поддерживаться в С++20 и во многих компиляторах реализованы уже сейчас.
typedef struct another_struct_name another_struct_name_t; struct another_struct_name < int field1; int field2; >; typedef struct struct_name struct_name_t; struct struct_name < another_struct_name_t const * field_name; >; another_struct_name_t const some_an_s, .field2>; struct_name_t const name>; Отслеживать
ответ дан 3 фев 2020 в 9:07
user7860670 user7860670
29.6k 3 3 золотых знака 17 17 серебряных знаков 36 36 бронзовых знаков
а зачем оставлять в программе то, что все еще не реализовано многих компиляторах?
3 фев 2020 в 9:38
В С++ уже можно не дергаться со всеми этими typedef .
struct struct_name < struct another_struct_name < typefield1 field1; typefield2 field2; >const * field_name; >; struct_name::another_struct_name some_an_s; struct_name name; Примерно так (не компилировал за отсутствием typefield , например).
Только меня как минимум все же смущает создание объекта вложенной структуры за пределами охватывающего объекта. Не С++’ный подход.
Структуры и объединения в языке C++
Структура в C++ — это пользовательский тип данных, позволяющий группировать в себе набор переменных различных типов.
Объявление структур
Объявляется структура с помощью ключевого слова struct.
struct Person < int id; std::string name; short age; >; Person person;
Обращение к членам структуры
Доступ к членам структуры осуществляется через точку.
struct Person < int id; std::string name; short age; >; Person person; person.id = 1; person.name = "Person name"; std::coutИнициализация структур
Инициализировать структуру можно либо присваиванием каждому члену структуры его значения, либо с помощью списка инициализаторов в фигурных скобках. Также можно инициализировать структуру с помощью универсальной инициализации.
struct Person < int id; std::string name; >; // Инициализация каждого члена структуры по-отдельности Person person1; person1.id = 1; person1.name = "Person #1 name"; // Инициализация списком значений Person person2 = < 2, "Person #2 name" >; // Универсальная инициализация Person person3 < 3, "Person #3 name" >;Начиная со стандарта C++11 при объявлении структуры для ее членов можно указать значения по-умолчанию.
struct Person < int id; std::string name = "Default name"; >person; std::coutА начиная со стандарта C++14 структуры с объявленными по-умолчанию членами можно еще и инициализировать списком значений или универсальной инициализацией.
struct Person < int id; std::string name = "Default name"; >; Person person1< 1 >; Person person2< 2, "Some name" >; std::coutВложенные структуры
Структура может содержать в себе другие структуры. Их также можно инициализировать.
struct Address < std::string state; std::string city = "Some City"; >; struct Person < int id; std::string name = "Default name"; Address address; >; Person person = < 1, "Some name", < "Some State" >>; coutПередача структур в функцию
Структуры можно передавать в функции и возвращать из функций. В этом случае происходит их передача через копирование.
struct Person < int id; std::string name = "Default name"; >; Person change(Person person) < person.name = "Changed name"; return person; >Person person1 = < 1, "Some name" >; Person person2 = change(person1); coutРазмер структуры
Размер структуры не может быть меньше размеров всех ее членов, но может быть больше, так как компилятор может добавлять промежутки между членами структуры для выравнивания по адресам памяти. Размер структуры можно получить с помощью оператора sizeof.
struct Person < int id; short age; >; Person person; std::coutСтруктуры и классы
Структуры в языке C++ практически ничем не отличаются от классов. Единственное отличие состоит в том, что члены структуры по-умолчанию объявляются как публичные, а в классе - как приватные.
В структурах, так же как и в классах, можно указывать функции-члены, конструктор и деструктор. Так же как и классы структуры можно наследовать. Тем не менее, желательно не использовать структуры таким образом, а использовать для этого классы.
struct Person < int key; // public protected: int id; public: std::string name = "Some Name"; >; struct NewPerson : Person < void init() < key = 10; name = "New Name"; >>; NewPerson person; person.init(); std::coutОбъединения
Объединение - это объект, позволяющий нескольким переменным различных типов занимать один участок памяти. Объявление объединения похоже на объявление структуры, но используется ключевое слово union.
union Number < int int_number; short short_number; >; Number number; number.int_number = 100; std::coutИнициализация объединения
Объединения можно инициализировать единственным значением, причем это будет значение для первого члена объединения. Инициализацию можно использовать либо через список, в котором будет единственное значение, либо с помощью универсальной инициализации.
union Number < int int_number; short short_number; >; Number number = < 65535 >; std::coutИнициализацию можно произвести указав значение по-умолчанию для одного из членов объединения
union Number < int int_number = 65535; short short_number; >number; std::coutТакже для инициализации объединения можно использовать конструктор.
union Number < int int_number; short short_number; Number() < int_number = 65535; >> number; std::coutСтруктуры
Теги: Си структуры, инициализация структуры, инициализация вложенных структур, указатель на структуру, вложенные структуры, указатели на вложенные структуры, указатели на поля структуры, выравнивание полей структуры, pragma pack.
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
- Начальная инициализация структур
- Определение нового типа
- Указатели на структуру
- Устройство структуры в памяти
- Приведение типов
- Вложенные структуры
- Указатели на поля и вложенные структуры
- Примеры
Объявление структуры
Синтаксис объявления структуры
struct < ; ; . ; >;
struct point_t < int x; int y; >; //Тут стоит точка с запятой!
Полями структуры могут быть любые объявленные типы, кроме самой структуры этого же типа, но можно хранить указатель на структуру этого типа:
struct node < void* value; struct node next; >;
struct node < void* value; struct node *next; >;
В том случае, если несколько полей имеют один тип, то их можно перечислить через запятую:
struct Point3D < int x, y, z; >;
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:
#include #include #include struct point_t < int x; int y; >; void main()
Структура, объявленная в глобальном контексте, видна всем. Структура также может быть объявлена внутри функции:
#include #include #include void main() < struct point_t < int x; int y; >; struct point_t A; float distance; A.x = 10; A.y = 20; distance = sqrt((float) (A.x*A.x + A.y*A.y)); printf("x = %.3f", distance); getch(); >
Можно упростить пример: синтаксис языка позволяет создавать экземпляры структуры сразу же после определения:
struct point_t < int x; int y; >A; float distance;
Структура также может быть анонимной. Тогда мы не сможем использовать имя структуры в дальнейшем.
#include #include #include void main() < struct < int x; int y; >A; float distance; A.x = 10; A.y = 20; distance = sqrt((float) (A.x*A.x + A.y*A.y)); printf("x = %.3f", distance); getch(); >
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.
#include #include #include struct gasket < float weight; unsigned height; unsigned diameter; >; void main() < struct gasket obj = < 12.f, 120, 30 >; printf("gasket info:\n"); printf("-------------------\n"); printf("weight: %4.3f kg\n", obj.weight); printf("height: %6d cm\n", obj.height); printf("diameter: %4d cm\n", obj.diameter); getch(); >
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:
#include typedef struct thing < int a; float b; const char *c; >thing_t; int main() < thing_t t = < .a = 10, .b = 1.0, .c = "ololololo" >; printf("%s\n", t.c); printf("%d\n", t.a); printf("%f\n", t.b); _getch(); >
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.
#include #include //Определяем новую структуру struct point_t < int x; int y; >; //Определяем новый тип typedef struct point_t Point; void main() < //Обращение через имя структуры struct point_t p = ; //Обращение через новый тип Point px = ; getch(); >
Теперь при работе с типом Point нет необходимости каждый раз писать слово struct. Два объявления можно объединить в одно
typedef struct point_t < int x; int y; >Point;
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
typedef struct Node < int value; struct Node *next; >Node;
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.
#include #include #include #include #define MAX_SIZE 20 typedef struct User < char *login; char *password; int id; >User; void jsonUser(User *user) < printf("\n", user->id, user->login, user->password); > void freeUsersArray(User** users, unsigned size) < unsigned i; for (i = 0; i < size; i++) < free((*users)[i].login); free((*users)[i].password); >free(*users); > void main() < User *users = NULL; unsigned size; char buffer[128]; unsigned i; printf("Enter number of users: "); scanf("%d", &size); size = size for (i = 0; i < size; i++) < jsonUser(&users[i]); >freeUsersArray(&users, size); getch(); >
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.
#include #include struct Test1 < char a; char b; int c; >A; struct Test2 < int x; int y; >B; struct Test3 < char a; char b; char c; int d; >C; void main()
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()
#pragma pack(n)
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.
#include #include struct Point < int x; int y; >; struct Apex < int a; int b; >; void main() < struct Point point = ; struct Apex apex; apex = (*(struct Apex*)(&point)); printf("a = %d, b = %d", apex.a, apex.b); getch(); >
Этот пример работает, но это хак, которого необходимо избегать. Правильно писать так
void main() < struct Point point = ; struct Apex apex; apex.a = point.x; apex.b = point.y; printf("a = %d, b = %d", apex.a, apex.b); getch(); >
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.
#include #include struct Point < int x; int y; >; void main() < struct Point point = ; int x[3] = ; point = (*(struct Point*)(x)); printf("a = %d, b = %d", point.x, point.y); getch(); >
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.
#include #include #include #include #define YEAR_OFFSET 1890 typedef struct Model < int id; struct < int id; char *name; >make; char *name; unsigned char year; //year is an offset to 1890 > Model; char* mallocByString(const char *str) < char* p = (char*) malloc(strlen(str) + 1); strcpy(p, str); return p; >void freeModel(Model* model) < free(model->make.name); free(model->name); > void xmlModel(Model *model) < printf( "
Вложенные структуры инициализируются как многомерные массивы. В предыдущем примере можно произвести начальную инициализацию следующим образом:
#include #include typedef struct Model < int id; struct < int id; char *name; >make; char *name; unsigned char year; //year is an offset to 1890 > Model; void main() < Model m = , "CL", 112>; printf("Model name = %s\n", m.name); printf("Make name = %s\n", m.make.name); getch(); >
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:
#include #include #include #include #define YEAR_OFFSET 1890 //Отдельно выделили структуру "Марка" typedef struct Make < int id; char *name; >Make; //Теперь полем структуры "Модель" является структура "Марка" typedef struct Model < int id; Make make; char *name; unsigned char year; //year is an offset to 1890 >Model; char* mallocByString(const char *str) < char* p = (char*) malloc(strlen(str) + 1); strcpy(p, str); return p; >void freeModel(Model* model) < free(model->make.name); free(model->name); > void main() < Make *make = NULL; Model cl; int *id; cl.id = 2; cl.make.id = 1; cl.make.name = mallocByString("Acura"); cl.name = mallocByString("CL"); cl.year = (2003 - YEAR_OFFSET); //Получаем указатель на вложенную структуру make = &cl.make; //Получаем указатель на поле структуры id = &cl.id; printf("make.name = %s\n", make->name); printf("make.id = %d\n", make->id); printf("model.id = %d\n", *id); freeModel(&cl); scanf("1"); >
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.
#include #include #include #define STACK_OVERFLOW 3 #define STACK_UNDERFLOW 4 /** Узел ссылается на предыдущий элемент стека. Если узел ссылается на NULL, то это последний элемент стека */ typedef struct Node < int value; struct Node *next; >Node; /** Создаём новый узел и делаем его вершиной стека. */ void push(Node *head, int val) < Node *tmp = NULL; if (!(tmp = (Node*) malloc(sizeof(Node)))) < exit(STACK_OVERFLOW); >tmp->next = head->next; tmp->value = head->value; head->value = val; head->next = tmp; > /** Возвращаем значение текущей вершиныи удаляем её */ int pop(Node **head) < Node *tmp = (*head)->next; int val = (*head)->value; if ((*head)->next == NULL) < exit(STACK_UNDERFLOW); >free(*head); (*head) = tmp; return val; > /** Удаляем все вершины */ void freeList(struct Node **head) < Node *tmp = NULL; while ((*head)->next) < tmp = (*head)->next; free(*head); (*head) = tmp; > > /** Для того, чтобы получить последний элемент, необходимо по цепочке пройти до него */ Node* getLast(struct Node *head) < Node* tmp; tmp = head ->next; while (tmp) < tmp = tmp ->next; > return tmp; > void main() < Node *head = NULL; int i; head = (Node*)malloc(sizeof(Node)); head ->next = NULL; push(head, 100); push(head, 300); printf("%d\n", pop(&head)); push(head, 200); push(head, 1000); while (head->next) < printf("%d\n", pop(&head)); >free(head); getch(); >
2. Реализуем структуру - массив, и некоторые операции для работы с массивами. Тип массива зададим макроподстановкой.
#include #include #include #define TYPE int #define OUT_OF_MEMORY_EXCEPTION 3 #define INDEX_OUT_OF_BOUNDS_EXCEPTION 4 typedef struct IntArr < TYPE *data; unsigned size; >IntArr; IntArr* create(unsigned size) < IntArr *tmp = NULL; if (!(tmp = (IntArr*) malloc(sizeof(IntArr)))) < exit(OUT_OF_MEMORY_EXCEPTION); >if (!(tmp->data = (int*) malloc(size * sizeof(TYPE)))) < exit(OUT_OF_MEMORY_EXCEPTION); >tmp->size = size; return tmp; > //Получаем элемент массива. Если индекс положительный, //то возвращаем элемент по индексу, если отрицательный, то //возвращаем по индексу с конца TYPE get(IntArr* arr, int index) < if (index < 0) < unsigned realIndex = arr->size + index; if (realIndex < arr->size) < return arr->data[realIndex]; > else < exit(INDEX_OUT_OF_BOUNDS_EXCEPTION); >> else < if (index < arr->size) < return arr->data[index]; > else < exit(INDEX_OUT_OF_BOUNDS_EXCEPTION); >> > TYPE set(IntArr* arr, int index, TYPE value) < if (index < 0) < unsigned realIndex = arr->size + index; if (realIndex < arr->size) < return (arr->data[realIndex] = value); > else < exit(INDEX_OUT_OF_BOUNDS_EXCEPTION); >> else < if (index < arr->size) < return (arr->data[index] = value); > else < exit(INDEX_OUT_OF_BOUNDS_EXCEPTION); >> > //Заполнить массив нулями void zeros(IntArr* arr) < unsigned i; for (i = 0; i < arr->size; i++) < arr->data[i] = 0; > > //Удаление элементов массива void clearArr(IntArr* arr) < free(arr->data); arr->data = NULL; > void freeArr(IntArr **arr) < clearArr(*arr); free(*arr); arr = NULL; >void resizeArr(IntArr* arr, unsigned newSize) < if (!(arr->data = (int*) realloc(arr->data, newSize * sizeof(TYPE)))) < exit(OUT_OF_MEMORY_EXCEPTION); >arr->size = newSize; > void main() < int i; IntArr *arr = create(20); for (i = 0; i < 20; i++) < set(arr, i, i*i); >resizeArr(arr, 10); for (i = 0; i < 10; i++) < printf("%d ", get(arr, i)); >printf("\nelement -3 is %d", get(arr, -3)); printf("\nelement 0 is %d", get(arr, 0)); set(arr, 0, 555); printf("\nelement 0 is %d", get(arr, 0)); freeArr(&arr); getch(); >
3. Структура Линия, состоит из двух структур точек. Для краткости реализуем только пару операций
#include #include #include #include typedef struct Point < int x; int y; >Point; typedef struct Line < Point *begin; Point *end; >Line; Line* lineByCrds(int x1, int y1, int x2, int y2) < Line *tmp = (Line*) malloc(sizeof(Line)); tmp->begin = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->end = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->begin->x = x1; tmp->begin->y = y1; tmp->end->x = x2; tmp->end->y = y2; return tmp; > /** Мы храним указатели на Point, поэтому нельзя просто скопировать p1 и p2, необходимо копировать содержимое аргументов, чтобы в случае их удаления содержимое нашей линии не исчезло */ Line* lineByPoints(const Point* p1, const Point* p2) < Line *tmp = (Line*) malloc(sizeof(Line)); tmp->begin = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->end = (Point*) malloc(sizeof(Point)); *(tmp->begin) = *p1; *(tmp->end) = *p2; return tmp; > Line* add(const Line* line1, const Line* line2) < Line *tmp = (Line*) malloc(sizeof(Line)); tmp->begin = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->end = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->begin->x = line1->begin->x; tmp->begin->y = line1->begin->y; tmp->end->x = line2->end->x; tmp->end->y = line2->end->y; return tmp; > void addTo(Line *line1, const Line* line2) < line1->end->x = line2->end->x; line1->end->y = line2->end->y; > Line* copyLine(const Line* line) < Line * tmp = (Line*) malloc(sizeof(Line)); tmp->begin = (Point*) malloc(sizeof(Point)); tmp->end = (Point*) malloc(sizeof(Point)); *(tmp->begin) = *(line->begin); *(tmp->end) = *(line->end); return tmp; > float length(const Line* line) < int x = line->end->x - line->begin->x; int y = line->end->y - line->begin->y; return sqrt((float) (x*x + y*y)); > float tangent(const Line* line) < return (float) (line->end->y - line->begin->y) / (float) (line->end->x - line->begin->x); > void freeLine(Line **line) < free((*line)->begin); free((*line)->end); free(*line); *line = NULL; > void main() < Point *p1 = (Point*) malloc(sizeof(Point)); Point *p2 = (Point*) malloc(sizeof(Point)); Line *line = NULL; Line *other = NULL; p1->x = 10; p1->y = 10; p2->x = 20; p2->y = 20; //Создадим линию из точек other = lineByPoints(p1, p2); p1->x = 3000; p1->y = 4000; //Удаляем точки. Так как в линию было скопировано //содержимое, а не указатели, то она не изменилась free(p2); free(p1); //Создали копию линии. Так как мы скопировали содержимое //полностью, то line после удаления other не изменится line = copyLine(other); freeLine(&other); printf("%d %d %d %d", line->begin->x, line->begin->y, line->end->x, line->end->y); printf("\nlength = %.3f", length(line)); printf("\ntan = %.3f", tangent(line)); freeLine(&line); getch(); >
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.
#include #include #include #include typedef struct Complex < float Re; float Im; >Complex; Complex* complex(float Re, float Im) < Complex* _this = (Complex*) malloc(sizeof(Complex)); _this->Im = Im; _this->Re = Re; return _this; > Complex* copy(const Complex *origin) < Complex* _this = complex(origin->Re, origin->Im); return _this; > void set(Complex *_this, float Re, float Im) < _this->Re = Re; _this->Im = Im; > void addTo(Complex *_this, const Complex *summand) < _this->Re += summand->Re; _this->Im += summand->Im; > void subFrom(Complex *_this, const Complex *subtrahend) < _this->Re -= subtrahend->Re; _this->Im -= subtrahend->Im; > void mulBy(Complex *_this, const Complex *factor) < float tmpRe = (_this->Re * factor->Re) - (_this->Im * factor->Im); _this->Im = (_this->Im * factor->Re) + (_this->Re * factor->Im); _this->Re = tmpRe; > void divBy(Complex *_this, const Complex *divisor) < float tmp = divisor->Im * divisor->Im + divisor->Re * divisor->Re; float tmpRe = _this->Re = (_this->Re*divisor->Re + _this->Im * divisor->Im) / tmp; _this->Im = (_this->Im*divisor->Re - _this->Re * divisor->Im) / tmp; _this->Re = tmpRe; > void deleteComplex(Complex **cmp) < free(*cmp); cmp = NULL; >void main() < Complex *a = complex(1, 3); Complex *b = complex(-1, 2); addTo(a, b); printf("a + b = %.3f, %.3fi>\n", a->Re, a->Im); set(a, 1, 3); subFrom(a, b); printf("a - b = %.3f, %.3fi>\n", a->Re, a->Im); set(a, 1, 3); mulBy(a, b); printf("a * b = %.3f, %.3fi>\n", a->Re, a->Im); set(a, 1, 3); divBy(a, b); printf("a / b = %.3f, %.3fi>", a->Re, a->Im); set(a, 1, 3); deleteComplex(&a); deleteComplex(&b); getch(); >
5. Биномиальная куча и сортировка на куче
#include #include #include #include #include #include const size_t MIN_LIMIT = 10; const size_t MIN_FACTOR = 10; /** @data - массив для хранения элементов @size - текущее количество элементов в куче @factor - значение, на которое будет увеличиваться массив в случае переполнения @limit - максимальное количество элементов в куче. При превышении будет происходить увеличение массива */ typedef struct heap < int *data; size_t size; size_t factor; size_t limit; >heap; void checkSize(heap **h)< if ((*h)->size >= (*h)->limit) < (*h)->limit += (*h)->factor; (*h)->data = (int*) realloc((*h)->data, (*h)->limit*sizeof(int)); > > int deleteRoot(struct heap *h)< unsigned int i; unsigned int c; int t; int k; int retVal = h->data[0]; t = h->data[0]; h->data[0] = h->data[h->size - 1]; h->data[h->size - 1] = t; h->size--; i = 0; while (i < h->size) < c = 2*i + 1; if (c>=h->size) break; if (c+1 < h->size) < if (h->data[c] < h->data[c+1]) < c++; >> if (h->data[c]>h->data[i]) < int temp = h->data[c]; h->data[c]=h->data[i]; h->data[i]=temp; i = c; > else < break; >> return retVal; > void insert(heap *h, int value) < unsigned int i = h->size; unsigned int p; checkSize(&h); h->data[i] = value; while (i>0) < p = (unsigned int)floor((i-1)/2.0); if (h->data[p] < h->data[i]) < int temp = h->data[i]; h->data[i] = h->data[p]; h->data[p] = temp; i = p; > else < break; >> h->size++; > heap* createHeap(size_t limit, size_t factor) < heap *tmp; tmp = (heap*)malloc(sizeof(heap)); tmp->limit = (limit>0)? limit :MIN_LIMIT; tmp->factor = (factor>0)? factor: MIN_FACTOR; tmp->data = (int*) malloc(tmp->limit * sizeof(int)); tmp->size = 0; > void sort(heap *h) < unsigned i; unsigned oldSize = h->size-1; for (i = 0; i < oldSize; i++) < h->data[oldSize-i] = deleteRoot(h); > h->size = oldSize; > void deleteHeap(heap **h) < free((*h)->data); free(*h); *h = NULL; > int main()< int i; unsigned long begin; struct heap *h; h = createHeap(2, 10); for (i = 60; i >= -10; i--) < insert(h, i); >for (i = 0; i < 71; i++) < printf("%i ", h->data[i]); > printf("\n\n"); sort(h); for (i = 0; i < 71; i++) < printf("%i ", h->data[i]); > deleteHeap(&h); getch(); >
ru-Cyrl 18- tutorial Sypachev S.S. 1989-04-14 sypachev_s_s@mail.ru Stepan Sypachev students
Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик