C语言：构造类型学习

内容提要

• 构造类型
  • 枚举类型
  • typedef
• 综合案例：斗地主

构造类型

枚举类型

建议：如果定义不相干的常理，使用宏定义（符号常量）；如果需要定义一组相关联的常量，如月份0~11，星期0~6，方向0~3，男女0~1等，使用枚举，进行统一管理。以后正式开发中，switch的case后面访问的就是枚举中的常量。

定义

我们一般情况下，定义常量使用宏定义（#define 宏名称 宏值），宏定义非常适合没有关联关系的常量；但是有时候我们可能需要对一组拥有关联关系的量进行定义，如月份0~11，星期0~6，方向0~3等，那么使用宏定义，就不是很清晰，也不方便统一管理，同时还会增加代码量，这个时候就需要用到枚举。

枚举的存在就是将多个拥有关联关系的常量组合到一起，提高代码的可读性。

说明

枚举定义了一组常量，我们在开发中直接使用这些常量。（常用）

当然枚举类型也可以类似于结构体一样定义变量等操作。（不常用）

枚举常量有默认值，从0开始依次+1；我们可以在定义时指定它的默认值，如果个别没有赋值，可以根据赋值依次+1推导。

特点

定义了一组常量，类似于定义了多个符号常量（宏定义）

提高了代码的可读性

语法

① 定义枚举类型名以后，就可以定义该枚举类型的变量（先类型，后变量）。（注意：枚举的元素是符号常量）

enum 枚举类型名 变量列表;

② 在定义枚举类型的同时定义该枚举类型的变量（类型+变量）

enum 枚举类型名{枚举元素列表} 变量列表;

③ 直接定义枚举变量（变量）

enum {枚举元素列表} 变量列表;

案例

/*************************************************************************> File Name:   demo01.c > Author:       rch> Description:  > Created Time: 2025-08-04 09:53:05************************************************************************/
#include <stdio.h>void test1()
{// 定义一个枚举类型// 注意：枚举类型名一般首字母大写，主要是跟枚举元素名区分enum Week{// 定义枚举元素，元素本质上就是常量，在编译期，会被替换为字面量，枚举元素的命名和符号常量命名一致，都是大写+下换线// 多个枚举元素之间使用逗号分隔// SUN,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT   // 此时，这7个常量的值依次为：0~6SUN = 10,MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT   // 此时，这7个常量的值依次为：10~16};// 1. 直接访问枚举元素，适合于switchprintf("%d,%d,%d\n", SUN, WED, SAT);   // 10,13,16// 2. 定义枚举类型的变量，适合于函数传参enum Week week;// 初始化week = TUE; // 不能随便赋值，赋值一定是这个枚举中定义的元素printf("%d\n", week); // 12// 3. 定义枚举类型变量的同时赋值enum Week week1 = THU;printf("%d\n", week1);// 14// 4. 可以定义多个枚举变量enum THU{A,B,C	} x, y;// 赋值x = B;y = C;printf("x=%d,y=%d\n", x, y);// 1,2
}void test2()
{// 定义枚举类型enum CaiQuan{SHI_TOU, JIAN_DAO, BU};printf("请输入0~2之间的整数：\n0-石头，1-剪刀，2-布\n");int choice;scanf("%d", &choice);switch (choice) {case SHI_TOU:printf("石头\n");break;case JIAN_DAO:printf("剪刀\n");break;case BU:printf("布\n");break;}
}int main(int argc, char *argv[])
{test1();test2();return 0;
}

typedef

• **说明：**给类型重命名，不会影响到类型本身。

• **作用：**给已有的类型起别名。

• 格式：

  typedef 已有类型名 重命后的类型名;
  // typedef unsigned long size_t;
  

• 使用：

  /*************************************************************************> File Name:    demo02.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: 2025-08-04 10:57:55************************************************************************/
  #include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[])
  {// 方式1：先定义数据类型，再重命名// 定义一个结构体struct Student{int id;char *name;char sex;int age;};// 类型重命名typedef struct Student Stu;   // 将	struct Student 重命名为Stu// 使用新类型名// 定义结构体实例Stu stu = {1,"张三",'w',21};printf("%d,%s,%c,%d\n",stu.id, stu.name, stu.sex, stu.age);Stu *p = &stu;printf("%d,%s,%c,%d\n",p->id, p->name, p->sex, p->age);// 方式2：定义数据类型的同时重命名typedef struct PersonInfo{int a;double b;} Per;// 定义变量Per per = {2,4.5};printf("%d,%.2f\n", per.a, per.b);// 定义指针Per *p1 = &per;printf("%d,%.2f\n", p1->a, p1->b);return 0;
  }
  

• 应用场景：

  • 数据类型复杂（结构体、共用体、枚举、结构体指针、无符号的长整型）时使用

  • 为了跨平台的兼容性，例如：

    1. size_t：类型重名后的数据类型：typedef unsigned long size_t;
    2. unit_16：类型重命名后的数据类型。

• 案例：

  /*************************************************************************> File Name:    demo03.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: 2025-08-04 11:14:55************************************************************************/
  #include <stdio.h>struct Student
  {int age;char *name;double scores[3];
  };typedef struct Student Stu_t; // 对类型重命名
  typedef Stu_t* pStu_t;        // 结构体指针重命名void test1()
  {Stu_t s1 = {21, "zhangsan",{99,98,97}};printf("%d,%s,%.2lf,%.2lf,%.2lf\n",s1.age,s1.name,s1.scores[0],s1.scores[1],s1.scores[2]);Stu_t *p;p = &s1;printf("%d,%s,%.2lf,%.2lf,%.2lf\n",(*p).age,p->name,p->scores[0],p->scores[1],p->scores[2]);
  }int main(int argc, char *argv[])
  {test1();return 0;
  }
  

章节作业

1. 学员信息结构体设计与平均分计算

设计一个结构体存储学员信息，并实现信息显示与平均分计算。

要求：

• 结构体包含学员姓名（字符数组）、学号（整数）、三门课程成绩（浮点数数组）。
• 定义两个学员变量，输入成绩后计算并显示平均分。

提示：

struct Student {char name[20];int id;float scores[3];
};

2. 商品信息结构体设计与显示

设计一个描述商品的结构体，并实现信息显示。

要求：

• 结构体包含商品名称（字符指针）、ID（整数）、价格（浮点数）、库存数量（短整型）。
• 定义一个商品变量，初始化后显示所有信息。

提示：

struct Product {char *name;int id;float price;short stock;
};

3. 商品信息管理系统（扩展作业 2）

在作业 2 基础上完成以下功能：

（1）存储与显示多个商品信息

• 使用结构体数组存储 5 个商品信息，初始化后遍历显示。

（2）查询价格最高的商品

• 遍历商品数组，找出价格最高的商品并显示其全部信息。

（3）静态与动态内存分配实现

• 静态分配：使用结构体数组存储商品。
• 动态分配：使用malloc申请内存存储商品，完成后用free释放。

4. 学生成绩管理系统（含枚举与共用体）

设计一个包含枚举和共用体的学生成绩管理系统。

功能要求：

1. 数据结构设计：

   • 用枚举定义成绩等级（enum Grade {A, B, C, D, E}）。
   • 用共用体存储学生附加信息（如是否为班长is_monitor或奖学金等级scholarship）。

   enum Grade {A, B, C, D, E};
   union ExtraInfo {int is_monitor;  // 0/1enum Grade scholarship;  // 奖学金等级
   };
   struct Student {int id;char name[20];float scores[3];union ExtraInfo extra;
   };
   

2. 核心功能：

   • 添加学生：输入学号、姓名、三门课程成绩，以及附加信息（如是否为班长）。
   • 显示等级：根据平均分将成绩转换为枚举等级（如平均分≥90 为 A）。
   • 共用体应用：根据学生类型（普通生 / 奖学金获得者）存储不同附加信息。

5. 主机字节序检测（结合共用体）

设计程序检测电脑的字节序（大端 / 小端）。 要求：

• 使用共用体存储整数和字符数组，通过访问字符数组判断字节序。
• 输出结果如：当前主机为小端序（低字节存低地址）。

提示：

union EndianCheck {int num;char bytes[4];
};

综合案例：斗地主

1. 程序概述

这是一个模拟斗地主游戏发牌过程的C语言程序，实现了扑克牌的初始化、洗牌和发牌功能。

2. 功能需求

2.1 扑克牌定义

• 使用结构体Card表示一张牌，包含：
  • 花色属性suit（0-3表示普通花色♥♠♦♣，4表示小王，5表示大王）
  • 点数属性rank（0-12对应3-A,2，-1表示大小王）

2.2 主要功能

1. 初始化牌组：
   • 创建包含54张牌的牌组（52张普通牌+2张王牌）
   • 普通牌按花色（♠,♥,♣,♦）和点数（3-2）排列
2. 洗牌功能：
   • 使用随机数对牌组进行随机排序
   • 确保每次运行洗牌结果不同（基于时间种子）
3. 发牌功能：
   • 将洗好的牌发给3个玩家
   • 每个玩家17张牌
   • 剩余3张作为底牌
4. 显示功能：
   • 打印每个玩家的手牌
   • 打印底牌

3. 数据结构

• suits[]: 存储4种花色符号的字符串数组
• ranks[]: 存储13个点数等级的字符串数组
• jokers[]: 存储大小王描述的字符串数组
• Card结构体: 表示单张牌的数据结构
• 牌组数组: deck[54]
• 玩家手牌数组: player1[17], player2[17], player3[17]
• 底牌数组: bottomCards[3]

4. 用户交互

程序运行后自动完成以下流程：

1. 初始化牌组
2. 洗牌
3. 发牌
4. 显示发牌结果（3个玩家的手牌和底牌）

5. 输出格式

• 普通牌显示格式：花色+点数（如"♠ 3"）
• 王牌显示格式：“小王"或"大王”
• 玩家手牌按顺序显示，每张牌用空格分隔
• 底牌同样格式显示

6. 源码

/*************************************************************************> File Name:    斗地主> Author:       rch> Description:  > Created Time: 2025-08-04 19:26:06************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <math.h>#define LEN 54// 定义扑克牌的花色和点数
const char *suits[] = {"♥", "♠", "♦", "♣"}; // 花色
const char *ranks[] = {"3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K","A","2"}; // 点数
const char *jokers[] = {"小王","大王"}; // 大小王// 定义牌的结构体
typedef struct
{int suit;  // 花色下标（0~3：普通牌，4：小王，5：大王）int rank;  // 点数下标（0~12：普通牌，-1：大小王）
} Card;// 初始化一副牌
void initDeck(Card *deck);// 洗牌（打乱牌序）
void shuffeDeck(Card *deck);// 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）
void dealCards(Card *deck, Card *player1, Card *player2, Card *player3, Card *bottomCards);// 打印牌，根据数组中提供的花色和点数下标，获取对应字符串进行显示
void printCard(Card card);int main(int argc, char *argv[])
{// 创建一个数组，用来存放一副牌（54张，包含大小王）Card deck[LEN];// 创建三个数组，用来存放3个玩家Card player1[17], player2[17], player3[17]; // 创建一个数组，用来存放底牌Card bottomCards[3];// 初始化牌initDeck(deck);// 洗牌shuffeDeck(deck);// 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）dealCards(deck, player1, player2, player3, bottomCards);// 打印玩家手牌和底牌int i;printf("玩家1的手牌：");for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player1[i]); printf("\n");printf("玩家2的手牌：");for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player2[i]); printf("\n");printf("玩家3的手牌：");for (i = 0; i < 17; i++) printCard(player3[i]); printf("\n");printf("底牌：");for (i = 0; i < 3; i++) printCard(bottomCards[i]); printf("\n");return 0;
}/*** @brief 初始化一副牌* * @param deck 一副牌*/
void initDeck(Card *deck)
{// 定义一个下标(0~53)int index = 0;// 初始化52张普通牌for (int suit = 0; suit < 4; suit++) // 遍历花色{for (int rank = 0; rank < 13; rank++) // 遍历点数{// 记录每张牌花色和点数的下标deck[index].suit = suit;  // 花色下标deck[index].rank = rank;  // 点数下标index++;}}// 初始化大小王deck[index].suit = 4; // 小王deck[index].rank = -1;index++;deck[index].suit = 5;deck[index].rank = -1;
}/*** @brief 洗牌（打乱牌序）* * @param deck */
void shuffeDeck(Card *deck)
{// 设置随机种子srand((unsigned)time(NULL));// 洗牌// 遍历当前的有序牌for (int i = 0; i < LEN; i++){// 随机生成0~53之间的数，作为交换牌的下标int j = rand() % LEN; // 0~53// 交换当前遍历牌跟随机牌的位置Card temp = deck[i];deck[i] = deck[j];deck[j] = temp;    }
}/*** @brief 发牌（3个玩家各自17张牌，最后3张作为底牌）* * @param deck * @param player1 * @param player2 * @param player3 * @param bottomCards */
void dealCards(Card *deck, Card *player1, Card *player2, Card *player3, Card *bottomCards)
{// 动态下标int index = 0;// 给玩家发牌// for (int i = 0; i < LEN; i++)// {//		if (i % 3 == 0) // 玩家1//		else if(i % 3 == 1) // 玩家2//		else if(i % 3 == 2) // 玩家3// }for (int i = 0; i < 17; i++){player1[i] = deck[index++]; // 玩家1player2[i] = deck[index++]; // 玩家2player3[i] = deck[index++]; // 玩家3}// 最后三张作为底牌for (int i = 0; i < 3; i++){bottomCards[i] = deck[index++];}
}/*** @brief 打印牌，根据数组中提供的花色和点数下标，获取对应字符串进行显示* * @param card */
void printCard(Card card)
{if (card.suit == 4 || card.suit == 5){// 大小王printf("%s ",jokers[card.suit - 4]);}else{// 普通牌printf("%s %s ",suits[card.suit], ranks[card.rank]);}
}

预处理

C语言的编译步骤

1. 预处理
2. 编译
3. 汇编
4. 链接

什么是预处理

预处理就是在源文件（.c文件）编译之前，所进行的一部分预备操作，这部分操是由预处理器（预处理程序）自动完成。当源文件在编译时，编译器会自动调用预处理程序来完成预处理执行的操作，预处理执行解析完成才能进入下一步的编译过程。

查看预处理结果：

 gcc 源文件 -E -o 程序名

预处理功能

宏定义

不带参数的定义

• 语法：

   #define 宏名称 宏值(替换文本)
  

• **预处理机制：**此时的预处理只做数据替换，不做类型检查

• **注意：**宏定义不会占用内存空间，因为在编译前已经将宏名称替换成了宏值

• **宏展开：**在预处理阶段将宏名称替换成宏值的过程称之为“宏展开”。

• 案例：

   /*************************************************************************> File Name:    demo01.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: ************************************************************************/#include <stdio.h>#define PI 3.1415926int main(int argc,char *argv[]){float l,s,r,v;printf("请输入圆的半径：\n");scanf("%f",&r);// 计算周长l = 2.0 * PI * r;// 计算面积s = PI * r * r;printf("l=%10.4f\ns=%10.4f\n",l,s);return 0;}

带参数的定义

• 语法：

  #define 宏名(参数列表) 替换表达式
  

• 面试题：

  #define MULTI(a,b) (a)*(b)
  #define MULTI(a,b) a * b
  

  实现：

  /*************************************************************************> File Name:    demo02.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: ************************************************************************/#include <stdio.h>// 带参数的宏定义，宏名一般小写
  #define MULTI_1(a,b) (a) * (b)
  #define MULTI_2(a,b)  a  *  bint main(int argc,char *argv[])
  {int result1 = MULTI_1(7+2,3); // (7+2) * (3) = 27printf("%d\n",result1);int result2 = MULTI_2(7+2,3); // 7 + 2 * 3 = 13printf("%d\n",result2);return 0;
  }
  

宏定义的作用域

• #define 命令出现在程序中函数的外面，宏名的有效范围为定义命令之后到本源文件结束。

• 可以用#undef命令终止宏定义的作用域。

• 案例：

  /*************************************************************************> File Name:    demo04.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: 2025-08-04 17:34:58************************************************************************/
  #include <stdio.h>#define PI 3.14    // PI的有效范围：10~18行
  #define DAY 29void func1()
  {float r = 4;float s = PI * r * r; // 预处理后：float s = 3.14 * r * rint day = DAY;        // 预处理后：int day = 29;
  }#undef PI// 终止了 PI的范围#define PI 3.1415926void func2()
  {float r = 4;float s = PI * r * r; // 预处理后：float s = 3.1415926 * r * rint day = DAY;        // 预处理后：int day = 29;
  }int main(int argc, char *argv[])
  {return 0;
  }
  

在宏定义中引用已定义的宏名

• 案例：

  /*************************************************************************> File Name:    demo04.c> Author:       rch> Description:  > Created Time: ************************************************************************/#include <stdio.h>#define R 3.0   // 半径
  #define PI 3.14
  #define L  2 * PI * R   // 周长 在宏定义的时候，引入已定义的宏名
  #define S  PI * R * R   // 面积#define P_WIDTH = 800
  #define P_HEIGHT = 480
  #define SIZE = P_WIDTH * P_HEIGHTint main(int argc,char *argv[])
  {printf("L=%f\nS=%f\n",L,S);// 预处理后：2 * 3.14 * 3.0, 3.14 * 3.0 * 3.0return 0;
  }
  

章节作业

1. 学员信息结构体设计与平均分计算

设计一个结构体存储学员信息，并实现信息显示与平均分计算。

要求：

• 结构体包含学员姓名（字符数组）、学号（整数）、三门课程成绩（浮点数数组）。
• 定义两个学员变量，输入成绩后计算并显示平均分。

提示：

struct Student {char name[20];int id;float scores[3];
};

2. 商品信息结构体设计与显示

设计一个描述商品的结构体，并实现信息显示。

要求：

• 结构体包含商品名称（字符指针）、ID（整数）、价格（浮点数）、库存数量（短整型）。
• 定义一个商品变量，初始化后显示所有信息。

提示：

struct Product {char *name;int id;float price;short stock;
};

3. 商品信息管理系统（扩展作业 2）

在作业 2 基础上完成以下功能：

（1）存储与显示多个商品信息

• 使用结构体数组存储 5 个商品信息，初始化后遍历显示。

（2）查询价格最高的商品

• 遍历商品数组，找出价格最高的商品并显示其全部信息。

（3）静态与动态内存分配实现

• 静态分配：使用结构体数组存储商品。
• 动态分配：使用malloc申请内存存储商品，完成后用free释放。

4. 学生成绩管理系统（含枚举与共用体）

设计一个包含枚举和共用体的学生成绩管理系统。

功能要求：

1. 数据结构设计：

   • 用枚举定义成绩等级（enum Grade {A, B, C, D, E}）。
   • 用共用体存储学生附加信息（如是否为班长is_monitor或奖学金等级scholarship）。

   enum Grade {A, B, C, D, E};
   union ExtraInfo {int is_monitor;  // 0/1enum Grade scholarship;  // 奖学金等级
   };
   struct Student {int id;char name[20];float scores[3];union ExtraInfo extra;
   };
   

2. 核心功能：

   • 添加学生：输入学号、姓名、三门课程成绩，以及附加信息（如是否为班长）。
   • 显示等级：根据平均分将成绩转换为枚举等级（如平均分≥90 为 A）。
   • 共用体应用：根据学生类型（普通生 / 奖学金获得者）存储不同附加信息。

5. 主机字节序检测（结合共用体）

设计程序检测电脑的字节序（大端 / 小端）。 要求：

• 使用共用体存储整数和字符数组，通过访问字符数组判断字节序。
• 输出结果如：当前主机为小端序（低字节存低地址）。

提示：

union EndianCheck {int num;char bytes[4];
};