Mdr-C-Tutorial

主题

10.2 结构体 ​

结构体是一种由一系列成员组成的类型，这些成员按顺序分布在内存中。

1. 定义 ​

关键字 struct + “名字” + 声明列表 其中声明列表是一个用逗号分隔，花括号环绕的列表，列表中的每一项是一个成员的声明

c
struct aircraft_carrier {
    char* name;
    int id;
};

上述代码引入了一个新的类型 struct aircraft_carrier，并指定了它的含义。 这个类型包含两个成员：name 和 id。

typedef 起别名 ​

c
typedef struct {
    char* name;
    int id;
} aircraft_carrier;

或者

c
struct aircraft_carrier {
    char* name;
    int id;
};
typedef struct aircraft_carrier aircraft_carrier;

取别名之后，可以用 aircraft_carrier 表示这个结构体类型。（在第二种情况中，struct aircraft_carrier 也可用）

2. 初始化 ​

c
struct aircraft_carrier carrier = { "LiaoNing", 16 };
struct aircraft_carrier carrier2 = { .id = 17, .name = "ShanDong" };

初始化结构体要用花括号环绕，逗号分隔的列表，列表中的每一项都应该是能初始化对应成员的表达式。 可以为列表中的表达式提供指派符（一个点 . 后加成员名称），初始化结构体内特定的成员。 第二行中 .id .name 即为指派符。

嵌套初始化 ​

c
#include <stdio.h>

typedef struct {
    int a;
    int b[2];
} A;

typedef struct {
    int c;
    A d;
} B;

int main(void) {
    A a1 = {.a = 1, .b[0] = 4, .b[1] = 5};
    B arr1[] = {
                   {10, .d = a1, .d.a = 2},  // 此时 arr1[0]={10, {1, {4, 5} } };
                   [0].d.b[0] = 6            // 此时 arr1[0]={10, {1, {6, 5} } };
                };
    // B arr2[] = {{10, .d = a1, .d.a = 2}, [0] = {.d.b[0] = 6}};
    printf("%d", arr1[0].d.a);
    // printf("%d", arr2[0].d.a);

    return 0;
}

输出：

bash

2

注释掉的行会报 warning，因为在列表的第一个表达式里面已经初始化了 arr2[0]，再初始化一遍会覆盖之前的初始化结果。

习题 ​

#11001
⚡1⏳2

实现复数结构体，并实现加、减、乘、除运算，以及求模长和辐角。

#11002
⚡1⏳2

实现分数结构体，并实现其加减乘除运算。要求输出的结果为最简分数。

#11003
⚡4⏳6∑选做

实现初等函数结构体，并实现其求导和近似定积分的操作。

#11004
⚡2⏳3

实现 RGB 与 HSV 颜色模型之间的转换。

#11005
⚡5⏳4

若干传感器会分批上报统计记录，同一传感器可能出现多次。实现汇总函数：

c
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>

typedef struct {
    uint32_t sensor_id;
    uint64_t sample_count;
    uint64_t error_count;
    uint64_t total_latency_us;
} SensorBatch;

typedef struct {
    uint32_t sensor_id;
    uint64_t sample_count;
    uint64_t error_count;
    uint64_t total_latency_us;
    double error_rate;
    double mean_latency_us;
} SensorSummary;

typedef enum {
    SENSOR_SUMMARY_OK,
    SENSOR_SUMMARY_INVALID,
    SENSOR_SUMMARY_CAPACITY,
    SENSOR_SUMMARY_OVERFLOW,
    SENSOR_SUMMARY_OUT_OF_MEMORY
} SensorSummaryResult;

SensorSummaryResult summarize_sensor_batches(
    const SensorBatch batches[],
    size_t batch_count,
    SensorSummary summaries[],
    size_t summary_capacity,
    size_t *out_count
);

要求：

  1. 同一 sensor_id 的计数和延迟总和应合并，结果按 sensor_id 严格递增排列。
  2. 每条记录都应满足 error_count <= sample_count；当 sample_count == 0 时，total_latency_us 也必须为 0。
  3. error_rate 等于错误数除以样本数，mean_latency_us 等于总延迟除以样本数；样本数为 0 时两者均为 0.0。
  4. 任意无符号加法溢出时返回 SENSOR_SUMMARY_OVERFLOW。
  5. 输出容量不足时返回 SENSOR_SUMMARY_CAPACITY。
  6. 任意失败都不得修改 summaries 的内容和 *out_count。
  7. batch_count == 0 时允许 batches == NULL；summary_capacity == 0 时允许 summaries == NULL。
  8. 输入数组、输出数组和 out_count 指向的对象不得重叠。

成员访问运算符 ​

. 用于结构体或联合体对象本身，-> 用于指向结构体或联合体对象的指针。a->b 与 (*a).b 语义等价，但后者更容易出错（括号不能省）。

c
struct point {
    int x;
    int y;
};

struct point p1 = {1, 2};
struct point *pp = &p1;

pp->x = 3;
p1.y = 4;

当一个接口以“对象指针”作为输入时，统一使用 -> 能减少视觉噪声。