C语言结构体详解

前言

C语言的结构体,看似复杂,实际上一点也不简单,有很多人都是因为结构体理解的不够好,而导致代码看不懂,本文将带你深入理解一下结构体的知识,希望对大家有用哦!

 

结构体详解 

🍐什么是结构体

🔑首先我们为什么要用到结构体,我们都已经学了很多int char …等类型还学到了同类型元素构成的数组,以及取上述类型的指针,在一些小应用可以灵活使用,然而,在我们实际应用中,每一种变量进行一次声明,再结合起来显然是不太实际的,类如一位学生的信息管理,他可能有,姓名(char),学号(int)成绩(float)等多种数据。如果把这些数据分别单独定义,就会特别松散、复杂,难以规划,因此我们需要把一些相关的变量组合起来,以一个整体形式对对象进行描述,这就是结构体的好处。

🔑官方来说结构体就是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构体的每个成员可以是不同类型的变量。说到集合,数组也是集合,但是不同的是数组只能是相同类型元素的集合。

 

结构体类型的声明:
------------------------结构体声明样式------------------------

struct tag
{
   member1;
   member2;
} variable-list;


------------------------解释------------------------

▶ struct是结构体关键字
▶ tag是结构体的标签名,是自定义的
▶ struct tag就是结构体类型
▶ {}里面放的是成员列表
▶ variable-list是变量

▶ member1 , member2 是结构体成员
▶结构体成员的定义方式与变量和数组的定义方式相同
▶结构体成员,只是不能初始化。

 

🍎结构体的定义与基础结构

结构体的定义:
🔑结构体也是一种数据类型,它由程序员自己定义,可以包含多个其他类型的数据。
🔑像 int、float、char 等是由C语言本身提供的数据类型,不能再进行分拆,我们称之为基本数据类型。

🔑而结构体可以包含多个基本类型的数据,也可以包含其他的结构体,我们将它称为复杂数据类型或构造数据类型。

 

结构体的基础结构:
🔑先定义结构体类型,再定义结构体变量

struct student 			//结构体类型 或 结构体名
{       
	int num;
	char  name[20];     //结构体成员
	char sex;
	int age; 
	float score;
	char addr[30];
};
struct student stu1,stu2;       //结构体变量

🔑定义结构体类型的同时定义结构体变量

struct data   	// 结构体类型 或结构体名
{      
	int day;
	int month;   //结构体成员
	int year
}time1,time2;   //结构体变量

🔑直接定义结构体变量

struct     	// 结构体类型
{
	char name[20];
	char sex; 
	int num;        //结构体成员
	float score[3] 
}person1,person2;  //结构体变量 

注意:

▶只有结构体变量才分配地址,而结构体的定义是不分配空间的

▶结构体中各成员的定义和之前的变量定义一样,但在定义时也不分配空间

结构体变量的声明需要在主函数之上或者主函数中声明,如果在主函数之下则会报错

 

🍑结构体的使用

💦结构体的初始化

和其它类型变量一样,对结构体变量可以在定义时指定初始值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct books    // 结构体类型
{
	char title[50];		//结构体成员
	char author[50];    
	char subject[100];
	int book_id;
}book={"C 语言","Lily King","编程语言",10001};  //结构体变量的初始化
int main()
{
	printf("title : %s\nauthor: %s\nsubject: %s\nbook_id: %d\n", book.title, book.author, book.subject, book.book_id);
	return 0;
}

运行结果:

 

💦结构体的成员访问

🔑为了访问结构的成员,我们使用成员访问运算符(.)。

🔑引用形式:<结构体类型变量名> . <成员名>

注意:结构体变量不能整体引用,只能引用变量成员

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

struct  			// 无标签名,匿名结构体
{
    char name[20];  // 姓名
    int num;        // 学号
    int age;        // 年龄
    char group;     // 所在小组
    float score;    // 成绩
}stu1;  			// 注意:这里有一个结构体的定义

int main() 
{
    // 为结构体成员赋值
    strcpy(stu1.name, "Tom");
    stu1.num = 11;
    stu1.age = 18;
    stu1.group = 'A';
    stu1.score = 123.3f;
    printf("%s的学号是%d,年龄是%d,在%c组,今年的成绩是%.1f\n", stu1.name, stu1.num, stu1.age, stu1.group, stu1.score);
    return 0;
}

运行结果:

 注意:

结构体是一种自定义的数据类型,是创建变量的模板,不占用内存空间;结构体变量才包含了实实在在的数据,需要内存空间来存储。

 

💦结构体数组

🔑 结构体数组:是指数组中的每一个元素都式结构体。
🔑 结构体数组常被用来表示一个拥有相同数据结构的群体。

struct stu
{
    char name[20];  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组 
    float score;  //成绩
}class[5];
//表示一个班有5个人

🔑结构体数组在定义的同时也可以初始化

struct stu
{
    char name[20];  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组 
    float score;  //成绩
}class[5] = {
    {"Li ping", 5, 18, 'C', 145.0},
    {"Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
    {"He fang", 1, 18, 'A', 148.5},
    {"Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
    {"Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
};

🔑当对数组中全部元素赋值时,也可以不给出数组长度

struct stu
{
    char name[20];  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组 
    float score;  //成绩
}class[] = {
    {"Li ping", 5, 18, 'C', 145.0},
    {"Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
    {"He fang", 1, 18, 'A', 148.5},
    {"Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
    {"Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
};

 

结构体数组的使用:计算全班学生的总成绩、平均成绩和140分一下的人数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int num;
	int age;
	char group;
	float score;
} ban[5] = {
	{"xing",5,18,'c',145.0},{"ao",4,19,'a',130.5},
	{"sheng",1,18,'a',148.5},{"pei",2,17,'f',139.0},
	{"yuan",3,17,'b',144.5}
};      // 表示一个班有5个人
int main()
{
	int i, num_140 = 0;
	float sum = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++) {
		sum += ban[i].score;
		if (ban[i].score < 140) num_140++;
	}
	printf("sum=%.2f\naverage=%.2f\nnum_140=%d\n", sum, sum / 5, num_140);
	return 0;
}

运行结果:

 

💦结构体指针 - 指向结构体变量的指针

🔑可以定义指向结构的指针,方式与定义指向奇特类型变量的指针类似。

🔑定义类型:struct 结构体名 * 结构体指针名

🔑例子:

struct books*struct_pointer 

其中 books 为结构体名   struct_pointer为结构体指针名

🔑定义之后可以在上述定义的指针变量中存储结构变量的地址

struct_pointer = &Book1;

🔑为了使用指向该结构的指针访问结构的成员,必须使用->运算符

struct_pointer->title;

🔑定义结构体指针举例:

struct stu   // 结构体类型 或 结构体名
{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组
    float score;  //成绩
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };
//结构体指针
struct stu *pstu = &stu1;

🔑也可以在定义结构体的同时定义结构体指针:

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组
    float score;  //成绩
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 }, *pstu = &stu1;

注意:
▶ 结构体变量名和数组名不同,数组名在表达式中会被转换为数组指针,而结构体变量名不会,无论在任何表达式中它表示的都是整个集合本身,要想取得结构体变量的地址,必须在前面加&符号,所以给p赋值只能写成。

▶ 结构体和结构体变量是两个不同的概念:结构体是一种数据类型,是一种创建变量的模板,编译器不会为它分配内存空间,就像 int、float、char 这些关键字本身不占用内存一样;结构体变量才包含实实在在的数据,才需要内存来存储。下面的写法是错误的,不可能去取一个结构体名的地址,也不能将它赋值给其他变量。

 

🔑通过结构体指针可以获取结构体成员,一般形式为:

(*pointer).memberMane                  //pointer为结构体指针名
  pointer->memberName             // 或者 

🔑第一种写法中, .  的优先级高于  *(*pointer)两边的括号不能少

     如果去掉括号写成*pointer.memberName,
那么就等效于*(pointer.memberName),这样意义就不对了。

 

🔑第二种写法中,-> 是一个新的运算符,习惯称它为“箭头

     有了它,可以通过结构体指针直接取得结构体成员,
这也是 -> 在C语言中的唯一用途。

 结构体指针的使用:前面两种写法是等效的,我们通常采用第二种写法,这样更加直观。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int num;
	int age;
	char group;
	float score;
}stu1 = { "Tom",12,18,'A',136.5 }, * pstu = &stu1;
int main()
{
	// 读取结构体成员的值
	printf("%s的学号是%d,年龄是%d,在%c组,今年的成绩是%.1f!\n", (*pstu).name, (*pstu).num, (*pstu).age, (*pstu).group, (*pstu).score);
	printf("%s的学号是%d,年龄是%d,在%c组,今年的成绩是%.1f!\n", pstu->name, pstu->num, pstu->age, pstu->group, pstu->score);
	return 0;
}

运行结果:

 

💦结构体指针 - 指向结构体数组的指针 

在我们想要用指针访问结构体数组的第n个数据时可以用:

struct Student
{	
	char cName[20];
 	int number;
 	char csex;  
}student1;     //结构体变量
struct Student stu1[5];   //结构体数组
struct Student*p;        // 结构体指针
p=stu[n];
(++p).number//是指向了结构体数组下一个元素的地址
 

结构体指针与结构体数组的联合使用:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
struct stu    //结构体类型 或结构体名
{
	char name[20];
	int num;
	int age;   //结构体成员
	char group;
	float score;
}stus[] = {           //结构体数组
	{"Zhou ping", 5, 18, 'C', 145.0},
	{"Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
	{"Liu fang", 1, 18, 'A', 148.5},
	{"Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
	{"Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
}, * ps;   //结构体指针
int main()
{
	//求数组长度 : sieof(结构体变量)/sizeof(结构体类型名)
	int len = sizeof(stus) / sizeof(struct stu);
	printf("Name\t\tNum\tAge\tGroup\tScore\t\n");
	for (ps = stus; ps < stus + len; ps++)
	{
		printf("%s\t%d\t%d\t%c\t%.1f\n", ps->name, ps->num, ps->age, ps->group, ps->score);
	}
	return 0;
}

运行结果:

 

💦 结构体指针 - 结构体成员是指针类型变量

举例代码:

struct Student
{
 	char* Name;//这样防止名字长短不一造成空间的浪费
 	int number;
 	char csex;  
}student1;
 

注意:在使用时可以很好地防止内存被浪费,但是注意在引用时一定要给指针变量分配地址,如果你不分配地址,结果可能是对的,但是Name会被分配到任意的一的地址,结构体不为字符串分配任何内存存储空间具有不确定性,这样就存在潜在的危险。

进行代码改进:

struct Student
{
 	char* Name;
 	int number;
 	char csex;  
}stu,*stu;
stu.name=(char*)malloc(sizeof(char));   //内存初始化

 

如果我们定义了结构体指针变量,他没有指向一个结构体,那么这个结构体指针也是要分配内存初始化的,他所对应的指针类型结构体成员也要相应初始化分配内存

struct Student
{
 	char* Name;
 	int number;
	char csex;  
}stu,*stu;
stu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));  /*结构体指针初始化*/
stu->name = (char*)malloc(sizeof(char));       /*结构体指针的成员指针同样需要初始化*/  
 

🍓typedef关键字与结构体、结构体指针

💦使用typedef定义结构体

🔑typedef用来定义新的数据类型,通常typedef与结构体的定义配合使用。使用typedef的目的使结构体的表达更加简练(所以说typedef语句并不是必须使用的。)

🔑用大白话来说:

▶ struct 是用来定义新的数据类型——结构体

▶ typedef是给数据类型取别名。

 

定义一个名字为TreeNode的结构体类型(现在并没有定义结构体变量,并不占用内存空间):

struct TreeNode   // 结构体类型
{
        int Element;
        struct TreeNode* LeftChild;   //结构体成员
        struct TreeNode* RightChild;
};

 

为结构体起一个别名Node,这时Node就等价于struct TreeNode

typedef struct TreeNode Node;

 

将结构体的定义和typedef语句可以连在一起写:

typedef struct TreeNode   //结构体类型
{
        int Element;              //结构体成员
        struct TreeNode* LeftChild;
        struct TreeNode* RightChild;   
}Node;     // Node 是 struct TreeNode 的别名

注意:Nodestruct TreeNode 的别名(重点!!!!!!!!!)

 

注意 :不要与“定义结构体类型的同时定义结构体类型变量”混淆:
使用typedef关键字定义结构体类型 定义结构体类型的同时定义结构体类型变量 

typedef struct student
{
        int age;
        int height;
}std;
//std相当于struct student
 
struct student
{
        int age;
        int height;
}std1,std2;
 
//定义了student数据类型的结构体和std1、std2结构体变量

💦使用typedef定义结构体指针

使用typedef关键字用一个单词Node代替struct TreeNode,并定义指向该结构体类型的指针PtrToTreeNode

struct TreeNode
{
        int Element;
        struct TreeNode* LeftChild;
        struct TreeNode* RightChild;
};
typedef struct TreeNode Node;   //用Node代替struct TreeNode
 
Node *PtrToTreeNode;            //定义指针

 

将结构体的定义和typedef连在一起写,再次缩短代码:

typedef struct TreeNode
{
        int Element;
        struct TreeNode* LeftChild;
        struct TreeNode* RightChild;
}Node;                          //定义结构体并用Node代替struct TreeNode
Node *PtrToTreeNode;            //定义指针

 

以下就是我对C语言结构体的理解,记录一下,希望能够帮助到正在学习的小伙伴!

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THE END