【C語言】21-結構體

說明：這個C語言專題，是學習iOS開發的前奏。也為了讓有面向對象語言開發經驗的程序員，能夠快速上手C語言。如果你還沒有編程經驗，或者對C語言、iOS開發不感興趣，請忽略

C語言的核心部分都說得七七八八了，相信大家已經對C語言的基本數據類型(char\int\float)、數組、指針都很熟悉了，今天來學習C語言中另外一種數據類型：結構體。在iOS開發中，結構體是經常用到的數據類型，使用頻率不亞於指針，所以需要重視，不過用法非常簡單。

一、什么是結構體

* 在第八講的時候已經介紹了C語言中的數組，用法跟其他語言差不多。當一個整體由多個數據構成時，我們可以用數組來表示這個整體，但是數組有個特點：內部的每一個元素都必須是相同類型的數據。

* 在實際應用中，我們通常需要由不同類型的數據來構成一個整體，比如學生這個整體可以由姓名、年齡、身高等數據構成，這些數據都具有不同的類型，姓名可以是字符串類型，年齡可以是整型，身高可以是浮點型。

* 為此，C語言專門提供了一種構造類型來解決上述問題，這就是結構體，它允許內部的元素是不同類型的。

 

二、結構體的定義

1.定義形式

 結構體內部的元素，也就是組成成分，我們一般稱為"成員"。

結構體的一般定義形式為：

struct　結構體名{
    
    類型名1　成員名1;
    
    類型名2　成員名2;
    
    ……
    
    類型名n　成員名n;　　　
    
};

struct是關鍵字，是結構體類型的標志。

 

2.舉例

比如，我們定義一個學生

struct Student {
    char *name; // 姓名
    int age; // 年齡
    float height; // 身高
};

上面定義了一個叫做Student的結構體，共有name、age、height3個成員。呵呵，看到這里是否有點面向對象的味道呢，其實這跟面向對象完全是兩碼事，只能說感覺有點像。

 

三、結構體變量的定義

前面只是定義了名字為Student的結構體類型，並非定義了一個結構體變量，就像int一樣，只是一種類型。

接下來定義一個結構體變量，方式有好多種。

1.先定義結構體類型，再定義變量

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

第6行定義了一個結構體變量，變量名為stu。struct和Student是連着使用的。

 

2.定義結構體類型的同時定義變量

struct Student {
    char *name;
    int age;
} stu;

結構體變量名為stu

 

3.直接定義結構體類型變量，省略類型名

struct {
    char *name;
    int age;
} stu;

結構體變量名為stu

 

四、結構體的注意點

1.不允許對結構體本身遞歸定義

如下做法是錯誤的，注意第3行

struct Student {
    int age;
    struct Student stu;
};

 

2.結構體內可以包含別的結構體

struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

struct Student {
    char *name;
    struct Date birthday;
};

注意第9行

 

3.定義結構體類型，只是說明了該類型的組成情況，並沒有給它分配存儲空間，就像系統不為int類型本身分配空間一樣。只有當定義屬於結構體類型的變量時，系統才會分配存儲空間給該變量

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

第1~4行並沒有分配存儲空間，當執行到第6行時，系統才會分配存儲空間給stu變量。

 

4.結構體變量占用的內存空間是其成員所占內存之和，而且各成員在內存中按定義的順序依次排列

比如下面的Student結構體：

struct Student {
    char *name; // 姓名
    int age; // 年齡
    float height; // 身高
};

在16位環境下，一個Student變量共占用內存：2 + 2 + 4 = 8字節。

 

五、結構體的初始化

將各成員的初值，按順序地放在一對大括號{}中，並用逗號分隔，一一對應賦值。

比如初始化Student結構體變量stu

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu = {"MJ", 27};

只能在定義變量的同時進行初始化賦值，初始化賦值和變量的定義不能分開，下面的做法是錯誤的：

struct Student stu;
stu = {"MJ", 27};

 

六、結構體的使用

1.一般對結構體變量的操作是以成員為單位進行的，引用的一般形式為：結構體變量名.成員名

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

// 訪問stu的age成員
stu.age = 27;

第9行對結構體的age成員進行了賦值。"."稱為成員運算符，它在所有運算符中優先級最高

 

2.如果某個成員也是結構體變量，可以連續使用成員運算符"."訪問最低一級成員

struct Date {
     int year;
     int month;
     int day;
};

struct Student {
    char *name;
    struct Date birthday;
};

struct Student stu;

stu.birthday.year = 1986;
stu.birthday.month = 9;
stu.birthday.day = 10;

注意第14行以后的代碼

 

3.相同類型的結構體變量之間可以進行整體賦值

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu1 = {"MJ", 27};

// 將stu1直接賦值給stu2
struct Student stu2 = stu1;

printf("age is %d", stu2.age);

注意第9行。輸出結果為：

 

七、結構體數組

1.定義

跟結構體變量一樣，結構體數組也有3種定義方式

struct Student {
    char *name;
    int age;
};
struct Student stu[5]; //定義1

 

struct Student {
    char *name;
    int age;
} stu[5]; //定義2

 

struct {
    char *name;
    int age;
} stu[5]; //定義3

上面3種方式，都是定義了一個變量名為stu的結構體數組，數組元素個數是5

 

2.初始化

struct {
    char *name;
    int age;
} stu[2] = { {"MJ", 27}, {"JJ", 30} };

也可以用數組下標訪問每一個結構體元素，跟普通數組的用法是一樣的

 

八、結構體作為函數參數

將結構體變量作為函數參數進行傳遞時，其實傳遞的是全部成員的值，也就是將實參中成員的值一一賦值給對應的形參成員。因此，形參的改變不會影響到實參。

#include <stdio.h>

// 定義一個結構體
struct Student {
    int age;
};

void test(struct Student stu) {
    printf("修改前的形參：%d \n", stu.age);
    // 修改實參中的age
    stu.age = 10;
    
    printf("修改后的形參：%d \n", stu.age);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    struct Student stu = {30};
    printf("修改前的實參：%d \n", stu.age);
    
    // 調用test函數
    test(stu);
    
    
    printf("修改后的實參：%d \n", stu.age);
    return 0;
}

* 首先在第4行定義了一個結構體類型Student

* 在第18行定義了一個結構體變量stu，並在第22行將其作為實參傳入到test函數

輸出結果為：，形參是改變了，但是實參一直沒有變過

 

九、指向結構體的指針

* 每個結構體變量都有自己的存儲空間和地址，因此指針也可以指向結構體變量

* 結構體指針變量的定義形式：struct 結構體名稱 *指針變量名

* 有了指向結構體的指針，那么就有3種訪問結構體成員的方式

• 結構體變量名.成員名
• (*指針變量名).成員名
• 指針變量名->成員名

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定義一個結構體類型
    struct Student {
        char *name;
        int age;
    };
    
    // 定義一個結構體變量
    struct Student stu = {"MJ", 27};
    
    // 定義一個指向結構體的指針變量
    struct Student *p;
    
    // 指向結構體變量stu
    p = &stu;

    /*
     這時候可以用3種方式訪問結構體的成員
     */
    // 方式1：結構體變量名.成員名
    printf("name=%s, age = %d \n", stu.name, stu.age);
    
    // 方式2：(*指針變量名).成員名
    printf("name=%s, age = %d \n", (*p).name, (*p).age);
    
    // 方式3：指針變量名->成員名
    printf("name=%s, age = %d \n", p->name, p->age);
    
    return 0;
}

 輸出結果：