Структуры, объединения, битовые поля

Цель работы: научиться составлять структуры и объединения на языке Си

 

Краткие теоретические сведения

Структура представляет собой сборную конструкцию, включающую в себя данные различных типов, или поля. При употреблении термина " структура" следует различать:

структурный шаблон, или тип данных;

переменную структурного типа. Общее описание структурного шаблона:

struct имя шаблона

{

имя_типа1 имя_поля1;

имя_типаN имя_поля> ^;

};

 

Общее описание переменной структурного типа:

struct имя шаблона имя переменной;

Для обращения к каждому полю переменной структурного типа перед ним ставится имя переменной с точкой.

Память под элементы структуры выделяется последовательно, элемент за элементом, слева направо, от младших адресов к старшим.

Переменная структурного типа может быть инициализирована при описании:

struct Student

{

char FIO [30]; // Совмещено объявление

char ID_Cod[9]; // структурного шаблона и

int BirthYear; // переменной

}

Petrov={" Петров П.П.\0", " 96ВП301\0", 1978};

Объединения схожи со структурами. При описании объединений используется ключевое слово union. Принципиальное различие структур и объединений состоит в том, что для объединений в каждый момент времени активно только одно поле. Поля объединения разделяют одну и ту же область памяти, перекрываясь друг с другом, поэтому размер объединения равен размеру максимального элемента. Объединения могут инициироваться только значением первого элемента.

Примеры:

struct MyStruct

{

int i; // 2 байта

char str [20]; // 20 байт

float f; // 4 байта }

S; // sizeof (MyStruct) равно 26 байт

union MyUnion

{

int i; // 2 байта

char str [20]; // 20 байт - максимум

float f; // 4 байта

}

U; // sizeof (MyUnion) равно 20 байт

 

Элементы структуры или объединения могут быть определены как битовые поля шириной от 1 до 16 бит, знаковые или беззнаковые. Общая форма описания битового поля:

Имя типа имя поля: ширина; Допустимые типы битовых полей - int, char, unsigned int, unsigned char.

Ширина битового поля - целое число от 0 до 16. Идентификатор поля может быть пропущен, в этом случае заданное число бит размещается в памяти, но будет недоступно. Для знаковых полей старший левый бит интерпретируется как знак. Над элементами битовых полей не может быть выполнена операция взятия адреса &.

Пример:

struct Date

{

unsigned int Day: 5;

unsigned int Mon: 4;

unsigned int Year: 7;

}

Start ={1, 9, 98};

Схема размещения полей в памяти для приведенного примера соответствует таблице 1.

Таблица 1- Схема размещения полей в памяти

Year	Mon	Day
15 114 113 112 111 110 |9~	8 |7 |6 |5 '	4 |3 |2 |1 |0

 

Указатели на структуры и объединения

Для доступа к элементам структурных переменных или объединений через указатель используется специальная операция ->.

Пример:

struct Student Gruppa [25];

struct Student *Ptr= & (Gruppa[5]);

printf (" \n ФИО: %-30s \n Шифр: %-9s \n Год рождения: %4d", Ptr-> FIO, Ptr-> ID_Cod, Ptr-> BirthYear);

 

Обращение Ptr-> FIO есть синоним (*Ptr).FIO.

Передача структур и объединений в функции и их возврат из функций

В классическом варианте языка Си передача структуры в функцию осуществлялась только через указатель на структуру, возврат значений осуществлялся также через указатель.

В современных реализациях языка Си допустимо передавать структуру в качестве аргумента функции и возвращать ее.

Пример:

struct s func (struct s arg);

 

Спецификатор typedef

Спецификатор typedef позволяет задавать символические имена типов данных. Описание символических имен похоже на описание переменных: сначала указывается тип, а затем его метка.

Typedef напоминает директиву препроцессора #define, но имеются следующие отличия:

typedef дает символические имена только типам данных;

typedef выполняется компилятором, а не препроцессором.

Область действия определения, данного с помощью typedef, зависит от его расположения. Если определение было дано внутри функции, то область действия локальна и ограничивается этой функцией. Если определение расположено вне функции, то область действия - глобальная.

Примеры использования typedef:

typedef float * FPTR;

typedef unsigned char BYTE;

typedef struct

{

int x;

int y;

}

POINT;

Динамическое распределение памяти. Функции calloc, malloc, free, heapcheck

Функции данной группы предназначены для динамического распределения памяти, освобождения памяти и контроля за состоянием кучи. Описания функций находятся в файлах < stdio.h> и < alloc.h>.

Функции calloc и malloc предназначены для выделения участков динамической памяти. Отличие этих функций состоит в том, что malloc имеет один аргумент -общее количество требуемой памяти в байтах, в то время как для calloc необходимо указать размер элемента массива в байтах и количество элементов массива. В случае успеха данные функции возвращают указатели на выделенный участок памяти, в случае неуспеха - значение NULL.

Функция free производит освобождение участка динамической памяти с заданным адресом, предварительно выделенного функциями malloc или calloc.

Функция heapcheck может быть применена для контроля состояния динамической памяти (кучи) с целью предотвращения сбоев программы. В случае успеха (т. е. повреждений кучи не обнаружено) функция возвращает положительные значения, в случае неуспеха - отрицательные.

Перечисленные функции применяются для работы с участками памяти, не превышающими 64 K.

Порядок выполнения работы

1. Разработать набор функций для управления односвязным списком. Набор функций включает в себя:

- функцию добавления элемента в список;

- функцию удаления выбранного элемента из списка;

- функцию редактирования элементов списка;

- вывод списка на экран;

- специальную функцию (в соответствии с вариантом задания).

2. Разработать программу, демонстрирующую работу перечисленных функций.

3. Вызовы функций, а также выход из программы, осуществляются через меню.

 

Задания

1. Список студентов группы. О каждом студенте хранятся следующие сведения: Ф.И.О., год рождения, номер зачетной книжки, пол, результаты последней сессии по четырем экзаменам (физика, математика, история, химия). Вывести Ф. И.О. студентов, получивших отличные оценки по математике.

2. Список студентов группы. О каждом студенте хранятся следующие сведения: Ф.И.О., год рождения, номер зачетной книжки, пол, результаты последней сессии по четырем экзаменам (физика, математика, история, химия). Вывести Ф.И.О. студентов заданной группы, не имеющих троек.

3. Список студентов группы. О каждом студенте хранятся следующие сведения: Ф.И.О., год рождения, номер зачетной книжки, пол, результаты последней сессии по четырем экзаменам (физика, математика, история, химия). Вывести Ф.И.О. студентов заданной группы, имеющих только отличные оценки.

4. Список результатов метеорологических наблюдений по месяцам. Элемент списка хранит следующие данные: период наблюдения (месяц и год), количество дней месяца, количество выпавших осадков, количество облачных дней, количество дней с переменной облачностью. Определить месяц в заданном году, в течение которого выпало наибольшее количество осадков.

5. Список результатов метеорологических наблюдений по месяцам. Элемент списка хранит следующие данные: период наблюдения (месяц и год), количество дней месяца, количество выпавших осадков, количество облачных дней, количество дней с переменной облачностью. Определить год с наиболее высоким количеством выпавших осадков в течение летних месяцев.

6. Список результатов метеорологических наблюдений по месяцам. Элемент списка хранит следующие данные: период наблюдения (месяц и год), количество дней месяца, минимальная зафиксированная температура воздуха, максимальная зафиксированная температура воздуха. Определить год с наиболее высокой минимальной температурой, зафиксированной в течение зимних месяцев.

7. Список книг, хранящихся в библиотеке. О каждой книге хранятся следующие сведения: инвентарный номер, шифр УДК, название книги, Ф.И.О. автора, место издания, год издания. Вывести сведения о книгах, имеющих заданный шифр УДК и выпущенных не раньше указанного года.

8. Список книг, хранящихся в библиотеке. О каждой книге хранятся следующие сведения: инвентарный номер, шифр УДК, название книги, Ф.И.О. автора, место издания, год издания. Вывести сведения о книгах данного автора, выпущенных не раньше указанного года.

9. Список читателей библиотеки. О каждом читателе хранятся следующие сведения: Ф.И.О., номер читательского билета, адрес, место работы или учебы, количество взятых книг, срок возврата книг (день, месяц, год). Вывести сведения о читателях, для которых истек срок возврата книг.

10. Список поставок. Описание поставки включает в себя номер поставки, дату поставки (день, месяц, год), Ф.И.О. поставщика, наименование поставленного товара, объем поставки, единицу измерения (штука, тонна и т. д.). Для товара с заданным наименованием определить Ф.И.О. всех поставщиков, когда-либо осуществлявших его поставки, а также даты и номера поставок.

11. Список поставок. Описание поставки включает в себя номер поставки, дату поставки (день, месяц, год), Ф.И.О. поставщика, наименование поставленного товара, объем поставки, единицу измерения (штука, тонна и т.д.). Вывести сведения о поставке данного товара с максимальным объемом. Принять, что для одинаковых наименований товара единицы измерения одинаковы.

12. Список поставок. Описание поставки включает в себя номер поставки, дату поставки (день, месяц, год), Ф.И.О. поставщика, наименование поставленного товара, объем поставки, единицу измерения (штука, тонна и т.д.). Вывести сведения о поставках товара заданного наименования, осуществлявшихся поставщиком с заданным Ф.И.О.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое структуры?

2. Что такое объединения?

3. Как они использеутся в программе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: