C語言結(jié)構(gòu)體史上最詳細的講解【軟件干貨】

struct結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型

前言

我們知道，在C語言中有一些基本的數(shù)據(jù)類型，如charintfloatlongdoublestring(c99)

等等數(shù)據(jù)類型，他們可以表示一些事物的基本屬性，但是當我們想表達一個事物的全部或部分屬性時，這時候再用單一的基本數(shù)據(jù)類型明顯就無法滿足需求了，這時候C提供了一種自定義數(shù)據(jù)類型，他可以封裝多個基本數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型叫結(jié)構(gòu)體，英文名稱struct,可以使用struct關鍵詞聲明結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體的聲明

結(jié)構(gòu)體的聲明語法如下

struct [structure tag] /*結(jié)構(gòu)體的標簽*/{

   member definition; /*零個或多個成員變量的定義*/
   member definition;
   ...
   member definition;
} [one or more structure variables];  /*一個或多個結(jié)構(gòu)體變量的定義*/

結(jié)構(gòu)體標簽(structure tag)是可選的，但是推薦還是寫上，這樣使得代碼更加規(guī)范清晰，成員變量的定義一般為基本數(shù)據(jù)類型，如int age;char name[10]等，成員變量之間使用;隔開,最后一個成員變量后面的;可選, 如下面定義一個圖書信息的結(jié)構(gòu)體變量

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;

如下所示

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id
} book;

我省略了最后一個成員變量后面的分號;代碼可以正常運行，但是當我使用gcc編譯的時候,出現(xiàn)了下面信息

gcc struct.c
```
 output
``` shell
struct.c1: warning: no semicolon at end of struct or union
 } book;
 ^

這是警告提示,提示我們需要在struct和union數(shù)據(jù)類型定義的后面加上分號;,這樣的好處就是當我們需要再添加一個成員變量的時候，只需寫上該成員變量的定義,而無需先敲;，我太機智了，手動滑稽...

沒有成員變量的結(jié)構(gòu)體

我們也可以定義一個空的結(jié)構(gòu)體，有時候我們需要某一個結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型，但是暫時又不知道如何填充里面的成員變量，我們可以有如下定義

struct Books {
  //TODO
} book;

訪問結(jié)構(gòu)體成員

定義完結(jié)構(gòu)體積后接下來就是去訪問它并給他賦值，為了訪問一個結(jié)構(gòu)體成員變量，我們可以使用成員操作符(.)成員訪問運算符被編碼為結(jié)構(gòu)變量名稱和我們希望訪問的結(jié)構(gòu)成員之間的句點(.)如下所示的完整代碼

struct.c

#include 
#include 

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};

int main( ) {

   struct Books Book1;        /* Declare Book1 of type Book */
   struct Books Book2;        /* Declare Book2 of type Book */

   /* book 1 specification */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali");
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* book 2 specification */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;

   /* print Book1 info */
   printf( "Book 1 title : %sn", Book1.title);
   printf( "Book 1 author : %sn", Book1.author);
   printf( "Book 1 subject : %sn", Book1.subject);
   printf( "Book 1 book_id : %dn", Book1.book_id);

   /* print Book2 info */
   printf( "Book 2 title : %sn", Book2.title);
   printf( "Book 2 author : %sn", Book2.author);
   printf( "Book 2 subject : %sn", Book2.subject);
   printf( "Book 2 book_id : %dn", Book2.book_id);

   return 0;
}

編譯并執(zhí)行

gcc struct.c && ./a.out

輸出

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

結(jié)構(gòu)作為函數(shù)參數(shù)

同樣的，我們也可以像基本數(shù)據(jù)類型一樣，把結(jié)構(gòu)體作為函數(shù)的參數(shù),如下所示我們定義一個打印結(jié)構(gòu)體的函數(shù)

#include 
#include 

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};

/* function declaration */
void printBook( struct Books book );

int main( ) {

   struct Books Book1;        /* Declare Book1 of type Book */
   struct Books Book2;        /* Declare Book2 of type Book */

   /* book 1 specification */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali");
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* book 2 specification */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;

   /* print Book1 info */
   printBook( Book1 );

   /* Print Book2 info */
   printBook( Book2 );

   return 0;
}

void printBook( struct Books book ) {

   printf( "Book title : %sn", book.title);
   printf( "Book author : %sn", book.author);
   printf( "Book subject : %sn", book.subject);
   printf( "Book book_id : %dn", book.book_id);
}

編譯運行

gcc struct.c && ./a.out

輸出

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

結(jié)構(gòu)體的指針

我們也可以定義結(jié)構(gòu)體指針,像這樣

struct Books *struct_pointer;

現(xiàn)在你可以存放結(jié)構(gòu)體變量的地址在結(jié)構(gòu)體變量指針中.和基本數(shù)據(jù)類型的變量一樣，我們使用&操作符取一個變量的地址

struct_pointer = &Book1;

接下來就是使用結(jié)構(gòu)體指針去訪問成員變量了，訪問的操作符我們由原來的.變?yōu)?>,沒錯，這個是不是很形象呢？完整代碼如下

#include 
#include 

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};

/* function declaration */
void printBook( struct Books *book );
int main( ) {

   struct Books Book1;        /* Declare Book1 of type Book */
   struct Books Book2;        /* Declare Book2 of type Book */

   /* book 1 specification */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali");
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* book 2 specification */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;

   /* print Book1 info by passing address of Book1 */
   printBook( &Book1 );

   /* print Book2 info by passing address of Book2 */
   printBook( &Book2 );

   return 0;
}

void printBook( struct Books *book ) {

   printf( "Book title : %sn", book->title);
   printf( "Book author : %sn", book->author);
   printf( "Book subject : %sn", book->subject);
   printf( "Book book_id : %dn", book->book_id);
}

編譯運行

gcc struct.c && ./a.out

輸出

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

結(jié)構(gòu)體數(shù)組

#include 
#include 

struct Books {
    char  title[50];
    char  author[50];
    char  subject[100];
    int   book_id;
};

/* function declaration */
void printBook( struct Books *book );
int main( ) {

    struct Books books[2];

    /* book 1 specification */
    strcpy( books[0].title, "C Programming");
    strcpy( books[0].author, "Nuha Ali");
    strcpy( books[0].subject, "C Programming Tutorial");
    books[0].book_id = 6495407;

    /* book 2 specification */
    strcpy( books[1].title, "Telecom Billing");
    strcpy( books[1].author, "Zara Ali");
    strcpy( books[1].subject, "Telecom Billing Tutorial");
    books[1].book_id = 6495700;

    /* print Book1 info by passing address of Book1 */
    printBook( &books[0] );

    /* print Book2 info by passing address of Book2 */
    printBook( &books[1] );

    return 0;
}

void printBook( struct Books *book ) {

    printf( "Book title : %sn", book->title);
    printf( "Book author : %sn", book->author);
    printf( "Book subject : %sn", book->subject);
    printf( "Book book_id : %dn", book->book_id);
}

編譯運行

gcc struct.c && ./a.out

輸出

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存計算

沒錯，估計你已經(jīng)知道了，結(jié)構(gòu)體變量的所占用內(nèi)存空間的大小為各成員變量所占空間之和,如下所示的結(jié)構(gòu)體占用內(nèi)存大小在注釋里面

#include 
#include 

struct Books {
};

int main( ) {
    printf("%dn", (int) sizeof(struct Books)); /*0*/
    return 0;
}
#include 
#include 

struct Books {
    char title[50];
    char author[50];
    char subject[100];
    int book_id;
};

int main() {
    printf("%dn", (int) sizeof(struct Books)); /*204*/
    return 0;
}

位域

有時候我們內(nèi)存緊張的時候，我們可以使用位域定義結(jié)構(gòu)體成員變量，比如當我們需要定義一個表示true或false的時候，如果想這樣定義

int isOpen;

明顯很浪費空間，因為一個真假值只需要一個字位表示，所以我們可以這樣定義

unsigned int isOpen:1;

但是如果你直接寫在函數(shù)中是會報錯的，我們應該寫在結(jié)構(gòu)體中

int main() {
    unsigned int isOpen:1; /*編譯無法通過*/
    return 0;
}

正確姿勢

struct packed_struct {
   unsigned int f1:1;
   unsigned int f2:1;
   unsigned int f3:1;
   unsigned int f4:1;
   unsigned int type:4;
   unsigned int my_int:9;
} pack;

C盡可能緊湊地自動打包上述位字段，前提是字段的最大長度小于或等于計算機的整數(shù)字長。如果不是這種情況，那么一些編譯器可能允許字段存儲器重疊，而其他編譯器會將下一個字段存儲在下一個字中。

#include 
#include 

struct packed_struct {
    unsigned int f1:1;
    unsigned int f2:1;
    unsigned int f3:1;
    unsigned int f4:1;
    unsigned int type:4;
    unsigned int my_int:9;
} pack;
int main() {
    printf("%dn", (int) sizeof(struct packed_struct));
    return 0;
}

輸出結(jié)果 8

審核編輯 黃宇