Язык программирования Си для персонального компьютера - C. Бочков

Элемент структуры не может быть структурой того же типа, в которой он содержится. Однако он может быть объявлен как указатель на тип структуры, в которую он входит. Это позволяет создавать связанные списки структур.

Идентификаторы элементов структуры должны различаться между собой. Идентификаторы элементов разных структур могут совпадать. В пределах одной области действия тег структурного типа должен отличаться от тегов других структурных типов, тегов объединений и перечислимых типов.

Элементы структуры запоминаются в памяти последовательно в том порядке, в котором они объявляются: первому элементу соответствует меньший адрес памяти, а последнему — больший. Однако в СП ТС, если в одном объявлении содержатся описатели нескольких элементов, порядок их размещения в памяти будет обратным. Каждый элемент в памяти выровнен на границу, соответствующую его типу. Для микропроцессора Intel 8086/8088 это означает, что любой элемент, отличный от типа char или unsigned char, выравнивается на четную границу. Поэтому внутри структур могут появляться неименованные, пустые участки памяти между соседними элементами.

В версии 4.0 СП MSC элемент структуры, представляющий собой структуру нечетной длины, дополняется лишним байтом в конце, чтобы его длина стала четной. В версии 5.0 СП MSC это дополнение лишним байтом производится только в том случае, когда тип следующего элемента структуры требует его размещения с четного адреса.

В СП ТС по умолчанию выравнивания в структурах не производится, однако существует опция компиляции, специфицирующая выравнивание. При этом обеспечивается следующее:

—структура будет начинаться на границе машинного слова (иметь четный адрес);

—любой элемент, имеющий тип, отличный от char или unsigned char, будет иметь четное смещение от начала структуры;

—чтобы структура содержала четное число байтов, в конец структуры будет при необходимости добавлен лишний байт.

Битовые поля структур используются преимущественно в двух целях: для экономии памяти, поскольку позволяют плотно упаковать значения, и для организации удобного доступа к регистрам внешних устройств, в которых различные биты могут иметь самостоятельное функциональное назначение.

Объявление битового поля имеет следующий синтаксис:

<спецификация типа> [<идентификатор>]:<константное выражение>;

Битовое поле состоит из некоторого числа разрядов машинного слова. Число разрядов, т.е. размер битового поля, задается <константным виражением>. Константное выражение должно иметь неотрицательное целое значение. Это значение не может превышать числа разрядов, требуемого для представления значения специфицированного типа. Для битового поля в версия 4.0 СП MSC спецификация типа должна задавать беззнаковый целый тип (unsigned int). Для версии 5.0 СП MSC спецификация типа может задавать как знаковый, так и беззнаковый целый тип, причем любого размера — char, int, long. Однако знаковый целый тип для битовых полей реализован лишь синтаксически, а в выражениях битовые поля участвуют как беззнаковые значения. Недопустимы массивы битовых полей, указатели на битовые поля и функции, возвращающие битовые поля. Нельзя применять к битовым полям операцию адресации (&).

<Идентификатор> именует битовое поле. Его наличие, однако, необязательно. Неименованное битовое поле означает пропуск соответствующего числа битов перед размещением следующего элемента структуры. Неименованное битовое поле, для которого указан нулевой размер, имеет специальное назначение: оно гарантирует, что память для следующей переменной в этой структуре (в том числе и для следующего битового поля) будет начинаться на границе машинного слова (int). В версии 5.0 СП MSC выравнивание будет производиться на границу того типа, который задан для неименованного битового поля (char, int или long).

Битовое поле не может выходить за границу ячейки объявленного для него типа. Например, битовое поле, объявленное с типом unsigned int, упаковывается либо в пространство, оставшееся в текущей ячейке unsigned int от размещения предыдущего битового поля, либо, если предыдущий элемент структуры не был битовым полем или памяти в текущей ячейке недостаточно, в новую ячейку unsigned int.

В СП ТС битовое поле может иметь либо тип unsigned int, либо тип signed int. Поля целого типа хранятся в дополнительном коде; крайний левый бит — знаковый. Например, битовое поле типа signed int размером 1 бит может только хранить значение ‑1 и 0, т.к. любое ненулевое значение будет интерпретироваться как -1.

Примеры:

/* пример 1 */

struct {

float х, у;

} complex;

/* пример 2 */

struct employee {

char name [20];

int id;

long class;

} temp;

/* пример 3 */

struct employee student, faculty, staff;

/* пример 4 */

struct sample {

char h; float *pf;

struct sample *next; )x;

/* пример 5 */

struct {

unsigned icon: 8;

unsigned color: 4;

unsigned underline: 1;

unsigned blink: 1;

} screen [25][80];

В первом примере объявляется переменная с именем complex, имеющая тип структура. Эта структура состоит из двух элементов х и у типа float. Тип структуры не поименован, поскольку тег в объявлении отсутствует.

Во втором примере объявляется переменная с именем temp, имеющая тип структура. Структура состоит из трех элементов с именами name, id и class. Элемент с именем name — это массив из 20 элементов типа char. Элементы с именами id и class — это простые переменные типа int и long соответственно. Структурный тип поименован тегом employee.

В третьем примере объявлены три переменные типа структура с именами student, faculty и staff. Объявление каждой из этих структур ссылается на структурный тип employee, определенный в предыдущем примере.

В четвертом примере объявляется переменная с именем х типа структура. Тип структуры поименован тегом sample. Первые два элемента структуры — переменная h типа char и указатель рf на значения типа float. Третий элемент с именем next объявлен как указатель на структуру того же самого типа sample.

В пятом примере объявляется двумерный массив с именем screen, элементы которого имеют структурный тип. Массив состоит из 2000 элементов. Каждый элемент — это отдельная структура, состоящая из четырех элементов — битовых полей с именами icon, color, underline и blink.

Объявление объединения

Объединение позволяет в разные моменты времени хранить в одном объекте значения различного типа. В процессе объявления объединения с ним ассоциируется набор типов значений, которые могут храниться в данном объединении. В каждый момент времени объединение может хранить значение только одного типа из набора. Контроль над тем, какого типа значение хранится в данный момент в объединении, возлагается на программиста. Синтаксис:

union [<тег>] {<список-объявлений-элементов>} <описатель> [,<описатель>…];

union <тег> <описатель> [,<описатель>…];

Объявление объединения специфицирует его имя и совокупность объявлений переменных, называемых элементами объединения, которые могут иметь различные типы.

Объявление объединения имеет тот же синтаксис, что и объявление структуры, за исключением того, что оно начинается с ключевого слова union, а не с ключевого слова struct. Кроме того, СП MSC (в отличие от СП ТС) не допускает в объединении битовые поля.

Память, которая выделяется переменной типа объединение, определяется размером наиболее длинного из элементов объединения. Все элементы объединения размещаются в одной и той же области памяти с одного и того же адреса. Значение текущего элемента объединения теряется, когда другому элементу объединения присваивается значение.

Примеры:

/* пример 1 */

union sign {

int svar;

unsigned uvar;

} number;

/* пример 2 */

union {

char *a, b;

float f[20];

} jack;

В первом примере объявляется переменная типа объединение с именем number. Список объявлений элементов объединения содержит две переменных: svar типа int и uvar типа unsigned. Это объединение позволяет запоминать целое значение в знаковом или беззнаковом виде. Тип объединения поименован тегом sign.