C语言结构体(struct)常见使用方法

注意:盗版是不会得到修正和更新的!

 

今天复习一下struct,顺便挖掘一下以前没注意的小细节:

基本定义:结构体,通俗讲就像是打包封装,把一些有共同特征(比如同属于某一类事物的属性,往往是某种业务相关属性的聚合)的变量封装在内部,通过一定方法访问修改内部变量。

(因为C++和C有共通之处,但是在结构体上的某些机制又有所不同,所以后边提了一下,不喜欢可以略过)

 

结构体定义:

 

第一种:只有结构体定义


 
  1. struct stuff{
  2. char job[ 20];
  3. int age;
  4. float height;
  5. };

 

第二种:附加该结构体类型的“结构体变量”的初始化的结构体定义


 
  1. //直接带变量名Huqinwei
  2. struct stuff{
  3. char job[ 20];
  4. int age;
  5. float height;
  6. }Huqinwei;

也许初期看不习惯容易困惑,其实这就相当于:


 
  1. struct stuff{
  2. char job[ 20];
  3. int age;
  4. float height;
  5. };
  6. struct stuff Huqinwei;

 

第三种:如果该结构体你只用一个变量Huqinwei,而不再需要用

struct stuff yourname;
 

去定义第二个变量。

那么,附加变量初始化的结构体定义还可进一步简化出第三种

把结构体名称去掉,用匿名结构体直接定义一个结构体对象(习惯用对象这词了),这样更简洁,不过也不能定义其他同结构体变量了——除非用typeof。


 
  1. struct{
  2. char job[ 20];
  3. int age;
  4. float height;
  5. }Huqinwei;

使用typeof重新利用HU的结构体定义HU3,并且定义指针ptr1,ptr2


 
  1. #include <stdio.h>
  2. struct
  3. {
  4. char a;
  5. short b;
  6. int c;
  7. }HU;
  8. struct
  9. {
  10. char a;
  11. short b;
  12. int c;
  13. }HU2;
  14. int main(){
  15. printf( "%ld\n", sizeof(HU));
  16. typeof(HU) HU3;
  17. printf( "%ld\n", sizeof(HU3));
  18. printf( "%ld\n", sizeof(HU2));
  19. typeof(HU) *ptr1 = &HU;
  20. typeof(HU) *ptr2 = &HU3;
  21. ptr2->b = 444;
  22. printf( "%d\n",ptr2->b);
  23. ptr1 = ptr2;
  24. printf( "%d\n",ptr1->b);
  25. }

同样的写法,再定义一个结构体成员HU2,他们的“类型”不同,因为如果类型相同,肯定会报错了,实际并没有报。

不过内存操作角度,HU2和HU应该没有任何区别,也可以用指针强行更改,前提是确认安全,比如没有不同文件不同平台对齐不兼容这种问题,所以C很万能,也很危险

 

结构体变量及其内部成员变量的定义及访问:

绕口吧?要分清结构体变量和结构体内部成员变量的概念。

 

就像刚才的第二种提到的,结构体变量的声明可以用:

struct stuff yourname;
 

其成员变量的定义可以随声明进行:

   struct stuff Huqinwei = {"manager",30,185};

 

也可以考虑结构体之间的赋值:


 
  1. struct stuff faker = Huqinwei;
  2. //或 struct stuff faker2;
  3. // faker2 = faker;
  4. 打印,可见结构体的每一个成员变量一模一样

如果不使用上边两种方法,那么成员数组的操作会稍微麻烦(用for循环可能好点)


 
  1. Huqinwei.job[ 0] = 'M';
  2. Huqinwei.job[ 1] = 'a';
  3. Huqinwei.age = 27;
  4.  Huqinwei.height = 185;

结构体成员变量的访问除了可以借助符号".",还可以用"->"访问(下边会提)。

 

引用(C++)、指针和数组:

首先是引用和指针:


 
  1. int main()
  2. {
  3. struct stuff Huqinwei;
  4. struct stuff &ref = Huqinwei;
  5. ref.age = 100;
  6. printf( "Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
  7. printf( "ref.age is %d\n",ref.age);
  8. struct stuff *ptr = &Huqinwei;
  9. ptr->age = 200;
  10. printf( "Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
  11. printf( "ptr->age is %d\n",ptr->age);
  12. //既然都写了,把指针引用也加上吧
  13. struct stuff *&refToPtr = ptr;
  14. refToPtr->age = 300;
  15. printf( "Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
  16. printf( "refToPtr->age is %d\n",refToPtr->age);
  17. }

 

更正:之前给引用的初始化语句写错了,而且没注明引用是纯C中没有的东西(在这么个以C为幌子的博客中)。

引用是C++特有的一个机制,必须靠编译器支撑,至于引用转换到C中本质是什么,我有个帖子写过
 

 

结构体也不能免俗,必须有数组:


 
  1. struct test{
  2. int a[ 3];
  3. int b;
  4. };
  5. //对于数组和变量同时存在的情况,有如下定义方法:
  6.         struct test student[3] = {{{ 66, 77, 55}, 0},
  7.                                         {{ 44, 65, 33}, 0},
  8.                                         {{ 46, 99, 77}, 0}};
  9. //特别的,可以简化成:
  10.   struct test student[3] = {{ 66, 77, 55, 0},
  11. { 44, 65, 33, 0},
  12. { 46, 99, 77, 0}};

 

变长结构体

可以变长的数组


 
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <malloc.h>
  3. #include <string.h>
  4. typedef struct changeable{
  5. int iCnt;
  6. char pc[ 0];
  7. }schangeable;
  8. main(){
  9. printf( "size of struct changeable : %d\n", sizeof(schangeable));
  10. schangeable *pchangeable = (schangeable *) malloc( sizeof(schangeable) + 10* sizeof( char));
  11. printf( "size of pchangeable : %d\n", sizeof(pchangeable));
  12. schangeable *pchangeable2 = (schangeable *) malloc( sizeof(schangeable) + 20* sizeof( char));
  13. pchangeable2->iCnt = 20;
  14. printf( "pchangeable2->iCnt : %d\n",pchangeable2->iCnt);
  15. strncpy(pchangeable2->pc, "hello world", 11);
  16. printf( "%s\n",pchangeable2->pc);
  17. printf( "size of pchangeable2 : %d\n", sizeof(pchangeable2));
  18. }

运行结果


 
  1. size of struct changeable : 4
  2. size of pchangeable : 4
  3. pchangeable2->iCnt : 20
  4. hello world
  5. size of pchangeable2 : 4

如上,变长结构体本身长度就是一个int长度(这个int值通常只为了表示后边的数组长度),后边的数组长度不计算在内,但是该数组可以直接使用。

(说后边是个指针吧?指针也占长度!这个是不占的!原理很简单,这个东西完全是数组后边的尾巴,malloc开辟的是一片连续空间。其实这不应该算一个机制,感觉应该更像一个技巧吧

 

 

20160405补充:

非弹性数组不能用"char a[]"这种形式定义弹性(flexible)变量,必须明确大小。

弹性数组在结构体中,下面的形式是唯一允许的:

 


 
  1. struct s
  2. {
  3. int a;
  4. char b[] ;
  5. };

顺序颠倒会让b和a数据重合,会在编译时不通过。

char b[] = "hell";也不行(C和C++都不行)

少了整型变量a又会让整个结构体长度为0,compiler不允许编译通过!不同的是,其实C++形式上是允许空结构体的,本质上是通过机制避免了纯空结构体和类对象,自动给空结构体对象分配一个字节(sizeof()返回1)方便区分对象,避免地址重合!所以呢,C如果有空结构体,定义两个(或一打,或干脆一个数组)该结构体的变量(对象),地址是完全一样的!·!!!!!!!!调试看程序运行,这些语句其实都被当屁放了,根本没有运行,没有实际意义,C压根不支持空结构体这种东西(或者说我也没想好什么场合有用)

 


 
  1. struct s2
  2. {
  3. // char a[] = "hasd" ;
  4. // int c;
  5. };
  6. int main()
  7. {
  8. struct s2 s22;
  9. struct s2 s23;
  10. struct s2 s24;
  11. struct s2 s25;
  12. }


例外的是,C++唯独不给带弹性数组的结构体分配空间(可能怕和变长结构体机制产生某种冲突,比如大小怎么算):


 
  1. struct s
  2. {
  3. char b[] ;
  4. };

 


 
  1. struct s
  2. {
  3. // char b[] ;
  4. };

C++中两者是不一样的,空的结构体反而“大”(sizeof()返回1)
 

20160321补充:这个机制利用了一个非常重要的特性——数组和指针的区别!数组和指针在很多操作上是一样的,但是本质不一样。最直观的,指针可以改指向,数组不可以,因为数组占用的每一个内存地址都用来保存变量或者对象,而指针占用的内存地址保存的是一个地址,数组没有单独的保存指向地址的这样一个结构。数组的位置是固定的,正如指针变量自身的位置也是固定的,改的是指针的值,是指向的目标地址,而因为数组不存储目标地址,所以改不了指向。企图把地址强制赋值给数组的话,也只是说把指针赋值给数组,类型不兼容。

 

结构体嵌套:

结构体嵌套其实没有太意外的东西,只要遵循一定规律即可:

 


 
  1. //对于“一锤子买卖”,只对最终的结构体变量感兴趣,其中A、B也可删,不过最好带着
  2. struct A{
  3. struct B{
  4. int c;
  5. }
  6. b;
  7. }
  8. a;
  9. //使用如下方式访问:
  10. a.b.c = 10;

特别的,可以一边定义结构体B,一边就使用上:


 
  1. struct A{
  2. struct B{
  3. int c;
  4. }b;
  5. struct B sb;
  6. }a;

使用方法与测试:


 
  1. a.b.c = 11;
  2. printf( "%d\n",a.b.c);
  3. a.sb.c = 22;
  4. printf( "%d\n",a.sb.c);
  5. 结果无误。

但是如果嵌套的结构体B是在A内部才声明的,并且没定义一个对应的对象实体b,这个结构体B的大小还是不算进结构体A中。

 

 

结构体与函数:

关于传参,首先:


 
  1. void func(int);
  2. func(a.b.c);

把结构体中的int成员变量当做和普通int变量一样的东西来使用,是不用脑子就想到的一种方法。

 

另外两种就是传递副本和指针了 :


 
  1. //struct A定义同上
  2. //设立了两个函数,分别传递struct A结构体和其指针。
  3. void func1(struct A a){
  4.         printf( "%d\n",a.b.c);
  5. }
  6. void func2(struct A* a){
  7.         printf( "%d\n",a->b.c);
  8. }
  9. main(){
  10.         a.b.c = 112;
  11.         struct A * pa;
  12.         pa = &a;
  13.         func1(a);
  14.         func2(&a);
  15.         func2(pa);
  16. }

 

注意:盗版是得不到更新迭代的(手动滑稽)https://blog.csdn.net/huqinweI987/article/details/23625823

 

 

占用内存空间:

struct结构体,在结构体定义的时候不能申请内存空间,不过如果是结构体变量,声明的时候就可以分配——两者关系就像C++的类与对象,对象才分配内存(不过严格讲,作为代码段,结构体定义部分“.text”真的就不占空间了么?当然,这是另外一个范畴的话题)。

 

结构体的大小通常(只是通常)是结构体所含变量大小的总和,下面打印输出上述结构体的size:


 
  1. printf( "size of struct man:%d\n", sizeof(struct man));
  2. printf( "size:%d\n", sizeof(Huqinwei));
  3. 结果毫无悬念,都是 28:分别是 char数组 20int变量 4,浮点变量 4.

 

下边说说不通常的情况:

对于结构体中比较小的成员,可能会被强行对齐,造成空间的空置,这和读取内存的机制有关,为了效率。通常32位机按4字节对齐,小于的都当4字节,有连续小于4字节的,可以不着急对齐,等到凑够了整,加上下一个元素超出一个对齐位置,才开始调整,比如3+2或者1+4,后者都需要另起(下边的结构体大小是8bytes),相关例子就多了,不赘述。


 
  1. struct s
  2. {
  3. char a;
  4. short b;
  5. int c;
  6. }

相应的,64位机按8字节对齐。不过对齐不是绝对的,用#pragma pack()可以修改对齐,如果改成1,结构体大小就是实实在在的成员变量大小的总和了。
补一个代码,压入1字节对齐,定义s,然后弹出,使用默认,定义s2,两个结构体大小分别为7和8


 
  1. #include <stdio.h>
  2. #pragma pack(push,1)
  3. struct s
  4. {
  5. char a;
  6. short b;
  7. int c;
  8. };
  9. #pragma pack(pop)
  10. struct s2
  11. {
  12. char a;
  13. short b;
  14. int c;
  15. };
  16. int main(){
  17. printf( "%ld\n", sizeof(struct s));
  18. printf( "%ld\n", sizeof(struct s2));
  19. }

 
  1. $ ./a. out
  2. 7
  3. 8

 

和C++的类不一样,结构体不可以给结构体内部变量初始化,。

如下,为错误示范:

 


 
  1. #include<stdio.h>
  2. //直接带变量名Huqinwei
  3. struct stuff{
  4. // char job[20] = "Programmer";
  5. // char job[];
  6. // int age = 27;
  7. // float height = 185;
  8. }Huqinwei;

 

PS:结构体的声明也要注意位置的,作用域不一样。

C++的结构体变量的声明定义和C有略微不同,说白了就是更“面向对象”风格化,要求更低。

 

那么熟悉了常用方法,都要注意哪些常犯错误呢,见C语言结构体常见错误

 

 

 

posted @ 2022-11-21 18:56  TwcatL_tree  阅读(79)  评论(0编辑  收藏  举报