当前位置: 首页 > 文档资料 > C 语言程序设计 >

结构体

优质
小牛编辑
146浏览
2023-12-01

结构体是由基本数据类型构成的、并用一个标识符来命名的各种变量的组合。

定义结构变量的一般格式为:

struct 结构名
{
    类型变量名;
    类型变量名;
    ...
} 结构变量;
#include <stdio.h>
// 定义一个名为的Student 的结构体,并且创建一个变量名student
struct Student {
    int    age;
    float    score;
    char    * name;
} student;

main() {
    // 创建一个变量为s 的结构体对象,并赋值
    struct Student s = { 23, 89.5, "张三" };
    // 给结构体变量student 赋值
    student.age    = 24;
    student.score    = 80;
    student.name    = "李四";
    printf( "张三的个人信息:\n" );
    // 调用结构体对象的属性
    printf( "年龄=%d\n 分数=%f\n 姓名=%s\n", s.age, s.score, s.name );
    printf( "李四的个人信息:\n" );
    printf( "年龄=%d\n 分数=%f\n 姓名=%s\n", student.age, student.score, student.name );
}

前面的教程中我们讲解了数组(Array),它是一组具有相同类型的数据的集合。但在实际的编程过程中,我们往往还需要一组类型不同的数据,例如对于学生信息登记表,姓名为字符串,学号为整数,年龄为整数,所在的学习小组为字符,成绩为小数,因为数据类型不同,显然不能用一个数组来存放。

在C语言中,可以使用结构体(Struct)来存放一组不同类型的数据。结构体的定义形式为:

struct 结构体名{
    结构体所包含的变量或数组
};

结构体是一种集合,它里面包含了多个变量或数组,它们的类型可以相同,也可以不同,每个这样的变量或数组都称为结构体的成员(Member)。请看下面的一个例子:

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在学习小组
    float score;  //成绩
};

stu 为结构体名,它包含了 5 个成员,分别是 name、num、age、group、score。结构体成员的定义方式与变量和数组的定义方式相同,只是不能初始化。

注意大括号后面的分号;不能少,这是一条完整的语句。

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。

结构体变量

既然结构体是一种数据类型,那么就可以用它来定义变量。例如:

struct stu stu1, stu2;

定义了两个变量 stu1 和 stu2,它们都是 stu 类型,都由 5 个成员组成。注意关键字struct不能少。

stu 就像一个“模板”,定义出来的变量都具有相同的性质。也可以将结构体比作“图纸”,将结构体变量比作“零件”,根据同一张图纸生产出来的零件的特性都是一样的。

你也可以在定义结构体的同时定义结构体变量:

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在学习小组
    float score;  //成绩
} stu1, stu2;

将变量放在结构体定义的最后即可。

如果只需要 stu1、stu2 两个变量,后面不需要再使用结构体名定义其他变量,那么在定义时也可以不给出结构体名,如下所示:

struct{  //没有写 stu
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在学习小组
    float score;  //成绩
} stu1, stu2;

这样做书写简单,但是因为没有结构体名,后面就没法用该结构体定义新的变量。

理论上讲结构体的各个成员在内存中是连续存储的,和数组非常类似,例如上面的结构体变量 stu1、stu2 的内存分布如下图所示,共占用 4+4+4+1+4 = 17 个字节。

但是在编译器的具体实现中,各个成员之间可能会存在缝隙,对于 stu1、stu2,成员变量 group 和 score 之间就存在 3 个字节的空白填充(见下图)。这样算来,stu1、stu2 其实占用了 17 + 3 = 20 个字节。

关于成员变量之间存在“裂缝”的原因,我们将在《C语言和内存》专题中的《C语言内存对齐,提高寻址效率》一节中详细讲解。

成员的获取和赋值

结构体和数组类似,也是一组数据的集合,整体使用没有太大的意义。数组使用下标[ ]获取单个元素,结构体使用点号.获取单个成员。获取结构体成员的一般格式为:

结构体变量名.成员名;

通过这种方式可以获取成员的值,也可以给成员赋值:

#include <stdio.h>
int main(){
    struct{
        char *name;  //姓名
        int num;  //学号
        int age;  //年龄
        char group;  //所在小组
        float score;  //成绩
    } stu1;
    //给结构体成员赋值
    stu1.name = "Tom";
    stu1.num = 12;
    stu1.age = 18;
    stu1.group = 'A';
    stu1.score = 136.5;
    //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", stu1.name, stu1.num, stu1.age, stu1.group, stu1.score);
    return 0;
}

运行结果:Tom的学号是12,年龄是18,在A组,今年的成绩是136.5!

除了可以对成员进行逐一赋值,也可以在定义时整体赋值,例如:

struct{
    char *name;  //姓名
    int num;  //学号
    int age;  //年龄
    char group;  //所在小组
    float score;  //成绩
} stu1, stu2 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };

不过整体赋值仅限于定义结构体变量的时候,在使用过程中只能对成员逐一赋值,这和数组的赋值非常类似。

需要注意的是,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。

结构体中套一级指针

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

typedef struct Teacher
{
    char name[64];
    char *alisname;
    int age ;
    int id;
}Teacher;

void printTeacher(Teacher *array, int num)
{
    int i = 0;
    for (i=0; i<num; i++)
    {
        printf("age:%d \n", array[i].age);
    }
}

void sortTeacer(Teacher *array, int num)
{
    int        i,j;
    Teacher tmp;

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        for (j=i+1; j<num; j++)
        {
            if (array[i].age > array[j].age)
            {
                tmp = array[i];  //=号操作  赋值操作
                array[i] = array[j];
                array[j] = tmp;
            }
        }
    }
}

Teacher * createTeacher01(int num)
{
    Teacher * tmp = NULL;
    tmp = (Teacher *)malloc(sizeof(Teacher) * num); //    Teacher        Array[3]
    if (tmp == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    return tmp;

}

int createTeacher02(Teacher **pT, int num)
{
    int i = 0;
    Teacher * tmp = NULL;
    tmp = (Teacher *)malloc(sizeof(Teacher) * num); //    Teacher        Array[3]
    if (tmp == NULL)
    {
        return -1;
    }
    memset(tmp, 0, sizeof(Teacher) * num);

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        tmp[i].alisname = (char *)malloc(60);
    }

    *pT = tmp;  //二级指针 形参 去间接的修改 实参 的值 
    return 0;
}

void FreeTeacher(Teacher *p, int num)
{
    int    i = 0;
    if (p == NULL)
    {
        return;
    }
    for (i=0; i<num; i++)
    {
        if (p[i].alisname != NULL)
        {
            free(p[i].alisname);
        }
    }
    free(p);
}

void main()
{
    int            ret = 0;
    int            i = 0;
    //Teacher        Array[3];  //在stack 分配内存
    int            num = 3;
    Teacher *pArray = NULL;
    ret = createTeacher02(&pArray, num);
    if (ret != 0)
    {
        printf("func createTeacher02() er:%d \n ", ret);
        return ret;
    }

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        printf("\nplease enter age:");
        scanf("%d", & (pArray[i].age) );

        printf("\nplease enter name:");
        scanf("%s",  pArray[i].name ); //向指针所指的内存空间copy数据

        printf("\nplease enter alias:");
        scanf("%s",  pArray[i].alisname );  //向指针所指的内存空间copy数据
    }

    //打印老师年龄
    //     for (i=0; i<num; i++)
    //     {
    //         printf("age:%d \n", Array[i].age);
    //     }

    printTeacher(pArray, num);
    sortTeacer(pArray, num);
    printf("排序之后\n");

    printTeacher(pArray, num);
    FreeTeacher(pArray, num);

    system("pause");
    return ;
}

结构体中套二级指针

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

typedef struct Teacher
{
    //char student[10][30]
    char name[64];
    char *alisname;
    char **stuname; 
    int age ;
    int id;
}Teacher;

void printTeacher(Teacher *array, int num)
{
    int i = 0;
    for (i=0; i<num; i++)
    {
        printf("age:%d \n", array[i].age);
    }
}

void sortTeacer(Teacher *array, int num)
{
    int        i,j;
    Teacher tmp;

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        for (j=i+1; j<num; j++)
        {
            if (array[i].age > array[j].age)
            {
                tmp = array[i];  //=号操作  赋值操作
                array[i] = array[j];
                array[j] = tmp;
            }
        }
    }
}

Teacher * createTeacher01(int num)
{
    Teacher * tmp = NULL;
    tmp = (Teacher *)malloc(sizeof(Teacher) * num); //    Teacher        Array[3]
    if (tmp == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    return tmp;
}

int createTeacher02(Teacher **pT, int num)
{
    int i = 0, j = 0;
    Teacher * tmp = NULL;
    tmp = (Teacher *)malloc(sizeof(Teacher) * num); //    Teacher        Array[3]
    if (tmp == NULL)
    {
        return -1;
    }
    memset(tmp, 0, sizeof(Teacher) * num);

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        char **p = NULL;
        //malloc一级指针
        tmp[i].alisname = (char *)malloc(60);
        //二级指针的第三种内存模型
        p = (char **)malloc(3 * sizeof(char *));  //打造二维内存
        for (j=0; j<3; j++)
        {
            p[j] = (char *)malloc(120);
        }
        tmp[i].stuname = p;
    }

    *pT = tmp;  //二级指针 形参 去间接的修改 实参 的值 
    return 0;
}

void FreeTeacher(Teacher *p, int num)
{
    int    i = 0, j = 0;
    if (p == NULL)
    {
        return;
    }
    for (i=0; i<num; i++)
    {
        //释放一级指针
        if (p[i].alisname != NULL)
        {
            free(p[i].alisname);
        }

        //释放二级指针
        if (p[i].stuname != NULL)
        {
            char **myp = p[i].stuname ;
            for (j=0; j<3; j++)
            {
                if (myp[j] != NULL)
                {
                    free(myp[j]);
                }
            }
            free(myp);
            p[i].stuname = NULL;
        }
    }
    free(p);
}

void main()
{
    int            ret = 0;
    int            i = 0, j = 0;
    //Teacher        Array[3];  //在stack 分配内存
    int            num = 3;
    Teacher *pArray = NULL;
    ret = createTeacher02(&pArray, num);
    if (ret != 0)
    {
        printf("func createTeacher02() er:%d \n ", ret);
        return ;
    }

    for (i=0; i<num; i++)
    {
        printf("\nplease enter age:");
        scanf("%d", & (pArray[i].age) );

        //printf("\nplease enter name:");
        //scanf("%s",  pArray[i].name ); //向指针所指的内存空间copy数据

        printf("\nplease enter alias:");
        scanf("%s",  pArray[i].alisname );  //向指针所指的内存空间copy数据

        for (j=0; j<3; j++)
        {
            printf("please enter student name:");
            scanf("%s",pArray[i].stuname[j] );
        }
    }

    //打印老师年龄
    //     for (i=0; i<num; i++)
    //     {
    //         printf("age:%d \n", Array[i].age);
    //     }

    printTeacher(pArray, num);
    sortTeacer(pArray, num);
    printf("排序之后\n");
    printTeacher(pArray, num);
    FreeTeacher(pArray, num);

    system("pause");
    return ;
}