C语言结构体详解

结构体

ps：在文章末尾有用实验所用到的所有代码，不同部分在讲解的时候只是代码的节选，一般而言是不能够单独运行的，望周知；

为什么要使用结构体？

便于同一个类型的数据传输，运算；在单片机中，运行复杂的程序的时候，一个对数据有很好的储存；

如何声明结构体：

struct关键字

struct Student{
   int id;     //学号
   char *name; //名字
   int age;    //年龄
   float score;//成绩
   //,,,,,  
};
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结构体成员

id,name,age,score

空结构体

struct Student{
 
};
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匿名结构体

struct{
   int id;     //学号
   char *name; //名字
   int age;    //年龄
   float score;//成绩
   //,,,,,  
}stu1 stu2;
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注意这里的stu1,stu2都是变量名字，不是类型名

使用typedef

struct Student{
   int id;     //学号
   char *name; //名字
   int age;    //年龄
   float score;//成绩
   //,,,,,  
};

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   Student stu;
   return 0;
}
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注意这里用这个

Student stu;来定义的话，会报错的，原因是什么呢；

Student不是数据类型，注意一点Student为结构体名；而struct Student才是结构体类型名，所以应该这样定义：

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   struct Student stu;
   return 0;
}
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这样一来，每次都要多写一个 struct ，很复杂，所以我们考虑引入 typedef；

typedef 的作用就如他的名字一样，用于定义新的数据类型 type --> name

typedef type name
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如下：

type struct Student Student；

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   Student stu;
   return 0;
}
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也可以直接在定义结构体的时候，定义：

typedef struct Student{//这里的Student可以省略
   int id;     //学号
   char *name; //名字
   int age;    //年龄
   float score;//成绩
   //,,,,,  
}Student;

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   Student stu;
   return 0;
}
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结构体的嵌套定义

比如每个学生都有生日，但是生日又是由年，月，日组成的：

typedef struct Birthday{
   int year;
   int month;
   int day;
}Birthday;

typedef struct Student{
   int id;     //学号
   char *name; //名字
   int age;    //年龄
   float score;//成绩
   Birthday birthday;//生日
    
}Student;

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   Student stu;
   stu.birthday.year;
   return 0;
}
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结构体变量

声明结构体变量

就以上面的例子，我们定义的 Student 还有 Birthday 结构体都是没有占用内存的，就好比是 int double float一样，没有定义明确的变量的时候，就相当于是一个蓝图；

Student stu1，stu2；
Birthday bir1，bir2；
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结构体变量的赋值

以上面的 stu1 和 stu2为例：

Student stu1 = {1001,"xsw",27,100,{2003,10,2}};
Student stu2 = {1002,"zzz",27,80,{2001,1,24}};
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根据结构体定义的前后顺序进行赋值，如果遇到像 “Birthday” 这样的嵌套，你需要多加一层括号即可；

访问成员结构体成员

printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",stu1.id,stu1.name,stu1.age,stu1.score,stu1.birthday.year,stu1.birthday.month,stu1.birthday.day);
	printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",stu2.id,stu2.name,stu2.age,stu2.score,stu2.birthday.year,stu2.birthday.month,stu2.birthday.day);
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一旦输入stu1. 后面就会跳出相关的选项，包括Birthday这样的嵌套的；需要注意的一点就是，前面的数据类型需要和结构体定义的时候保持一致，避免出错；

结构体作为函数参数：

void printStudentinfo(Student stu1)//定义传入的数据类型
{
	
   printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",stu1.id,stu1.name,stu1.age,stu1.score,stu1.birthday.year,stu1.birthday.month,stu1.birthday.day);

}

printStudentinfo(stu1);//printStudentinfo(Student stu1)这样传的话会报错哦
printStudentinfo(stu2);
	
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结构体 指针

声明结构体指针

为什么需要用到指针？

刚刚在用函数解决问题的时候，计算机实际上是将stu1复制了一份，然后才传入函数的，如果定义的结构体比较的复杂，那么这样拷贝，然后传入的话，工作量很大（如果需要进行多个结构体的传入哈），所以用到指针，直接传入定义的时候的地址，加快代码的效率；

定义：

  Student *pStu1 = &stu1;
  Student *pStu2 = &stu2;
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结构体指针访问结构体成员

结构体指针作为函数参数

这里直接用调用函数的方式，来解释上述的两个知识点：

void printStudentinfo2(Student *pstu1)//传入指针类型的结构体
{

   printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",pstu1->id,pstu1->name,pstu1->age,pstu1->score,pstu1->birthday.year,pstu1->birthday.month,pstu1->birthday.day);

}

  printStudentinfo2(pStu1);
  printStudentinfo2(pStu2);
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实际上和一般的引用方式一致，但是，在声明、调用一个结构体的指针时候，往往用到的是“->”；

但是如果有嵌套的话，像这里的Birthday的话，Birthday和year，month，day之间还是用“.”连接的；注意体会他们之间的关系；

如果用中文来解释的话：

"."一般情况下读作"的”。

“->”一般读作"指向的结构体的"。

引用：

这两个在结构体虽然常用，但有时候很容易让人用混淆了，程序编译不通过。

1、一般情况下使用“.”，只需要声明一个结构体。这个一般用在结构体变量的使用。

格式是，结构体类型名+结构体名。

然后用结构体名加“.”加域名就可以引用域 了，因为自动分配了结构体的内存。

2、用“->”，则要声明一个结构体的指针，还需要手动开辟一个该结构体的内存空间，

然后把返回的指针给声明的结构体指针，才能用“->”正确引用。

这个用在结构体指针变量。如果内存中只分配了指针的内存，没有分配结构体的内存，

将会导致想要的结构体实际上是不存在。

这时候用“->”引用自然出错了，因为没有结构体，自然没有结构体的域了。

3、此外，（*a）.b 等价于 a->b。

4、总结

"."一般情况下读作"的”。

“->”一般读作"指向的结构体的"。

结构体的内存计算

计算方式

用sizeof来计算，注意一点的是，如果是指针类型的话，需要查明占用空间以后再进行计算；

还有就是如果，结构体都是一样的类型的数据，那么直接加和就行，但是如果类型不同的话，一般而言他们的储存空间也不一样，那么就需要按照内存对齐的方式进行计算；

	printf("the size of char：%d\n",sizeof(char));
	printf("the size of char*：%d\n",sizeof(char*));
	printf("the size of int：%d\n",sizeof(int));
	printf("the size of float：%d\n",sizeof(float));
	printf("the size of double：%d\n",sizeof(double));
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	printf("the size of Birthday：%d\n",sizeof(Birthday));
	printf("the size of Student：%d\n",sizeof(Student));
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内存对齐

说白了就是必须按照储存大小的来倍数进行储存，什么意思呢，就比如说 int 我们都知道它占用4个字节，在储存的时候，就只能在第 4n 的位置开始储存；不能在第二个，第三个位置，，

举个例子：

struct S3 
{ 
	double d; 
	char c; 
	int i; 
};
struct S4 
{ 
	char c1; 
	struct S3 s3; 
	double d; 
}; 
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(S4));
	return 0;
}
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S4 = char + S3 + double；

S3 = double + char + int

double：8，char：1，int：4

8+1=9，那么这个时候再加 int 的话，他需要在第三个位置开始储存的，（也就是前面说的n=4），所以最后就是 9+3+4=16 （12+4）

S3 = 16

S4 = 1 + 16 + 8；

1是任何数的倍数，所以不需要留位置对齐，那么只需要留位置给 8；

S4 = 1+16+7+8=32 （24+8）

结构体数组：

如果要表示很多学生的信息的话，我们不可能想之前一样，stu1，stu2，stu3，这样一直下去，于是结构体数组就体现出他的便携性了

void printStudentInfo(Student *pStu, int len){

   for(int i = 0; i < len; ++i){
       printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",
	   pStu[i].id,(pStu+i)->name,(pStu+i)->age,(pStu+i)->score,(pStu+i)->birthday.year,(pStu+i)->birthday.month,(pStu+i)->birthday.day);
     }

}
int main(){

Student students[] = {
	{1001,"xsw",27,100,{2003,10,2}},
	{1002,"zzz",27,80,{2001,1,24}}
   };
   
    printStudentInfo(students ,sizeof(students)/sizeof(students[0]));
    printf("\n");
}
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很清晰的看到，在调用结构体的时候，你会发现有这样的两种方式可以进行表达；那么这是不是和我们之前说的有矛盾呢

pStu[i].id, 相当于就是表示的是students[]，是数组，所以用点号表示；

(pStu+i)->name，中的 pStu 单独来写的话，表示的是地址，所以需要用到箭头表示；

全部代码整理：

#include 


typedef struct Birthday{
   int year;
   int month;
   int day;
}Birthday;


typedef struct Student{
   int id;     //学号4
   char *name; //名字8
   int age;    //年龄4
   float score;//成绩4
   Birthday birthday;//生日12
}Student;


typedef struct A{
   int a;  //4个字节
   char c; //1个字节
   char d[3];//3个字节
}A;


void printStudentinfo1(Student pstu1)//定义传入的数据类型
{
	
   printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",pstu1.id,pstu1.name,pstu1.age,pstu1.score,pstu1.birthday.year,pstu1.birthday.month,pstu1.birthday.day);

}

void printStudentinfo2(Student *pstu1)//传入指针类型的结构体
{

   printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",pstu1->id,pstu1->name,pstu1->age,pstu1->score,pstu1->birthday.year,pstu1->birthday.month,pstu1->birthday.day);

}

void printStudentInfo(Student *pStu, int len){

   for(int i = 0; i < len; ++i){
       printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",
	   pStu[i].id,pStu->name,(pStu+i)->age,(pStu+i)->score,(pStu+i)->birthday.year,(pStu+i)->birthday.month,(pStu+i)->birthday.day);


   }


}

int main(){
//数据类型 + 变量名 ： int a; float b; char c;
   Student stu1 = {1001,"xsw",27,100,{2003,10,2}};
   Student stu2 = {1002,"zzz",27,80,{2001,1,24}};
   
   Student students[] = {
	{1001,"xsw",27,100,{2003,10,2}},
	{1002,"zzz",27,80,{2001,1,24}}

   };
   

    printStudentInfo(students ,sizeof(students)/sizeof(students[0]));
    printf("\n");
   

   
   Student *pStu1 = &stu1;
   Student *pStu2 = &stu2;
   
//访问成员变量，选用点操作符号

	printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",stu1.id,stu1.name,stu1.age,stu1.score,stu1.birthday.year,stu1.birthday.month,stu1.birthday.day);
    printf("id:%d\t name:%s\t age:%d\t score:%.2f\t birthday:%d-%d-%d\n",stu2.id,stu2.name,stu2.age,stu2.score,stu2.birthday.year,stu2.birthday.month,stu2.birthday.day);

//调用函数，来输出成员信息

	printStudentinfo1(stu1);//printStudentinfo(Student stu1)这样传的话会报错哦
	printStudentinfo1(stu2);

//调用函数，传入指针，来输出成员信息

	printStudentinfo2(pStu1);
	printStudentinfo2(pStu2);
	
	printf("\n");
	printf("the size of char：%d\n",sizeof(char));
	printf("the size of char*：%d\n",sizeof(char*));
	printf("the size of int：%d\n",sizeof(int));
	printf("the size of float：%d\n",sizeof(float));
	printf("the size of double：%d\n",sizeof(double));

	printf("the size of Birthday：%d\n",sizeof(Birthday));
	
	printf("the size of Student：%d\n",sizeof(Student));


	printf("the size of A：%d\n",sizeof(A));
	
   return 0;
}
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操作系统：Windows10

软件：Devc++

编译器：TDM-GCC 4.9.2 64-bit Release

附习题详解：
typedef的一些常见错误