C 語言結構體 struct 詳解

結構體

在C語言中，數組是一組具有相同類型的數據的集合。相較於數組，使用結構體（Struct）用來存放一組不同類型的數據，結構體也是一種數據類型。

結構體包含了多個變量或數組（稱為結構體的成員），它們的類型可以不同，例如：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在學習小組
    float score;  //成績
};

stu 為結構體名，它包含了 5 個成員，分別是 name、num、age、group、score。結構體成員的定義方式與變量和數組的定義方式類似，只是不能初始化。

注意大括號后面的分號;不能少，這是一條完整的語句。

復雜數據類型：像 int、float、char 等是由C語言本身提供的數據類型，不能再進行分拆，我們稱之為基本數據類型；而結構體可以包含多個基本類型的數據，也可以包含其他的結構體，我們將它稱為復雜數據類型或構造數據類型。

結構體變量

既然結構體是一種數據類型，那么就可以用它來定義變量，注意關鍵字struct不能少：

struct stu stu1, stu2;  // 定義了兩個 stu 類型的變量 stu1 和 stu2

定義結構體的同時定義結構體變量，將變量放在結構體定義的最后即可：

struct stu{
    char *name;
    int num;
    int age;
    char group;
    float score;
} stu1, stu2;  // 同時定義結構體變量

如果只需要 stu1、stu2 兩個變量，后面無需再使用結構體名定義其他變量，簡便起見，定義時可以不給出結構體名：

struct{  //沒有寫結構體名 stu
    char *name;
    int num;
    int age;
    char group;
    float score;
} stu1, stu2;

這樣做書寫簡單，但是因為沒有結構體名，后面就沒法用該結構體定義新的變量。

成員的獲取和賦值

結構體和數組類似，也是一組數據的集合，整體使用沒有太大的意義。數組使用下標[ ]獲取單個元素，結構體使用點號.獲取單個成員或者給成員賦值：

struct{
    char *name;
    int num;
} stu1;
//賦值
stu1.name = "Tom";
stu1.num = 12;
//獲取
printf("%s的學號是%d，年齡是%d！\n", stu1.name, stu1.num);

也可以在定義結構體時對結構體變量整體賦值：

struct{
    char *name;
    int num;
} stu1, stu2 = { "Tom", 12 };

但是不可以在定義結構體之外的地方進行整體賦值，只能對結構體變量的單個成員賦值

stu1 = { "Max", 14 };  // 錯誤

需要注意的是，結構體是一種自定義的數據類型，是模板，不占用內存空間，結構體變量才需要內存空間來存儲

結構體數組

結構體數組即結構體作為元素構成的數組。結構體數組常被用來表示一個擁有相同數據結構的群體，比如一個班的學生、一個車間的職工等。

定義結構體數組和定義結構體變量的方式類似，請看下面的例子：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組 
    float score;  //成績
}class[5];

表示一個班級有5個學生。

結構體數組在定義的同時也可以初始化，例如：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組 
    float score;  //成績
}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}
};

當對數組中全部元素賦值時，也可不給出數組長度，例如：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組 
    float score;  //成績
}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}
};

結構體數組的使用也很簡單，例如，獲取 Wang ming 的成績：

class[4].score;

修改 Li ping 的學習小組：

class[0].group = 'B';

結構體指針

當一個指針變量指向結構體時，我們就稱它為結構體指針

下面是一個定義結構體指針的實例：

//結構體
struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組
    float score;  //成績
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };
//結構體指針
struct stu *pstu = &stu1;

也可以在定義結構體的同時定義結構體指針：

struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組c
    float score;  //成績
} stu1 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 }, *pstu = &stu1;

注意，結構體變量名和數組名不同，數組名在表達式中會被轉換為數組指針，而結構體變量名不會，無論在任何表達式中它表示的都是整個集合本身，要想取得結構體變量的地址，必須在前面加&，所以給 pstu 賦值只能寫作：

struct stu *pstu = &stu1;

而不能寫作：

struct stu *pstu = stu1; // 錯誤

獲取結構體成員（->）

通過結構體指針可以獲取結構體成員，一般形式為：

(*pointer).memberName

或者：

pointer->memberName

第一種寫法中，.的優先級高於*，(*pointer)兩邊的括號不能少

第二種寫法中，->習慣稱為“箭頭”，指針變量通過使用箭頭直接取得結構體成員，這是->在C語言中的唯一用途

上面的兩種寫法是等效的，通常采用第二種寫法，更加直觀。

結構體指針作為函數參數

結構體變量名代表的是整個集合本身，作為函數參數時傳遞的整個集合，也就是所有成員，而不是像數組一樣被編譯器轉換成一個指針。如果結構體成員較多，尤其是成員為數組時，傳送的時間和空間開銷會很大，影響程序的運行效率。所以最好的辦法就是使用結構體指針，這時由實參傳向形參的只是一個地址，非常快速。

【示例】計算全班學生的總成績、平均成績和以及 140 分以下的人數。

#include <stdio.h>
struct stu{
    char *name;  //姓名
    int num;  //學號
    int age;  //年齡
    char group;  //所在小組
    float score;  //成績
}stus[] = {
    {"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}
};
void average(struct stu *ps, int len);
int main(){
    int len = sizeof(stus) / sizeof(struct stu);
    average(stus, len);
    return 0;
}
void average(struct stu *ps, int len){
    int i, num_140 = 0;
    float average, sum = 0;
    for(i=0; i<len; i++){
        sum += (ps + i) -> score;
        if((ps + i)->score < 140) num_140++;
    }
    printf("sum=%.2f\naverage=%.2f\nnum_140=%d\n", sum, sum/5, num_140);
}

運行結果：
sum=707.50
average=141.50
num_140=2