C語言結構體

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今天覆習一下struct,順便挖掘一下以前沒注意的小細節:


基本定義:結構體,通俗講就像是打包封裝,把一些有共同特徵(比如同屬於某一類事物的屬性,往往是某種業務相關屬性的聚合)的變量封裝在內部,通過一定方法訪問修改內部變量。



結構體定義:


第一種:只有結構體定義

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


第二種:附加該結構體類型的“結構體變量”的初始化的結構體定義

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

也許初期看不習慣容易困惑,其實這就相當於:

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

第三種:如果該結構體你只用一個變量Huqinwei,而不再需要用

  1. struct stuff yourname;  
struct stuff yourname;
去定義第二個變量。

那麼,附加變量初始化的結構體定義還可進一步簡化出第三種

  1. struct{  
  2.         char job[20];  
  3.         int age;  
  4.         float height;  
  5. }Huqinwei;  
struct{
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;
把結構體名稱去掉,這樣更簡潔,不過也不能定義其他同結構體變量了——至少我現在沒掌握這種方法。

結構體變量及其內部成員變量的定義及訪問:

繞口吧?要分清結構體變量和結構體內部成員變量的概念。


就像剛纔的第二種提到的,結構體變量的聲明可以用:

  1. struct stuff yourname;  
struct stuff yourname;
其成員變量的定義可以隨聲明進行:

  1. struct stuff Huqinwei = {“manager”,30,185};  
   struct stuff Huqinwei = {"manager",30,185};

也可以考慮結構體之間的賦值:

  1.         struct stuff faker = Huqinwei;  
  2. //或    struct stuff faker2;  
  3. //      faker2 = faker;  
  4. 打印,可見結構體的每一個成員變量一模一樣  
        struct stuff faker = Huqinwei;
//或    struct stuff faker2;
//      faker2 = faker;
打印,可見結構體的每一個成員變量一模一樣

如果不使用上邊兩種方法,那麼成員數組的操作會稍微麻煩(用for循環可能好點)

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

結構體成員變量的訪問除了可以藉助符號”.”,還可以用”->”訪問(下邊會提)。



引用(C++)、指針和數組:

首先是引用和指針:

  1. int main()  
  2. {  
  3.         struct stuff Huqinwei;  
  4.   
  5.         struct stuff &ref = Huqinwei;  
  6.         ref.age = 100;  
  7.         printf(”Huqinwei.age is %d\n”,Huqinwei.age);  
  8.         printf(”ref.age is %d\n”,ref.age);  
  9.   
  10.         struct stuff *ptr = &Huqinwei;  
  11.         ptr->age = 200;  
  12.         printf(”Huqinwei.age is %d\n”,Huqinwei.age);  
  13.         printf(”ptr->age is %d\n”,Huqinwei.age);  
  14. //既然都寫了,把指針引用也加上吧  
  15.         struct stuff *&refToPtr = ptr;  
  16.         refToPtr->age = 300;  
  17.         printf(”Huqinwei.age is %d\n”,Huqinwei.age);  
  18.         printf(”refToPtr->age is %d\n”,refToPtr->age);  
  19.   
  20.   
  21. }  
int main()
{
        struct stuff Huqinwei;

        struct stuff &ref = Huqinwei;
        ref.age = 100;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("ref.age is %d\n",ref.age);

        struct stuff *ptr = &Huqinwei;
        ptr->age = 200;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("ptr->age is %d\n",Huqinwei.age);
//既然都寫了,把指針引用也加上吧
        struct stuff *&refToPtr = ptr;
        refToPtr->age = 300;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("refToPtr->age is %d\n",refToPtr->age);


}


更正:之前給引用的初始化語句寫錯了,而且沒註明引用是純C中沒有的東西(在這麼個以C爲幌子的博客中)。

引用是C++特有的一個機制,必須靠編譯器支撐,至於引用轉換到C中本質是什麼,我有個帖子寫過


結構體也不能免俗,必須有數組:

  1. struct test{  
  2.         int a[3];  
  3.         int b;  
  4. };  
  5. //對於數組和變量同時存在的情況,有如下定義方法:  
  6.         struct test student[3] =      {{{66,77,55},0},  
  7.                                         {{44,65,33},0},  
  8.                                         {{46,99,77},0}};  
  9. //特別的,可以簡化成:  
  10.         struct test student[3] =       {{66,77,55,0},  
  11.                                         {44,65,33,0},  
  12.                                         {46,99,77,0}};  
struct test{
        int a[3];
        int b;
};
//對於數組和變量同時存在的情況,有如下定義方法:
        struct test student[3] =      {{{66,77,55},0},
                                        {{44,65,33},0},
                                        {{46,99,77},0}};
//特別的,可以簡化成:
        struct test student[3] =       {{66,77,55,0},
                                        {44,65,33,0},
                                        {46,99,77,0}};


變長結構體

可以變長的數組

  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.   
  9. main(){  
  10.         printf(”size of struct changeable : %d\n”,sizeof(schangeable));  
  11.   
  12.         schangeable *pchangeable = (schangeable *)malloc(sizeof(schangeable) + 10*sizeof(char));  
  13.         printf(”size of pchangeable : %d\n”,sizeof(pchangeable));  
  14.   
  15.         schangeable *pchangeable2 = (schangeable *)malloc(sizeof(schangeable) + 20*sizeof(char));  
  16.         pchangeable2->iCnt = 20;  
  17.         printf(”pchangeable2->iCnt : %d\n”,pchangeable2->iCnt);  
  18.         strncpy(pchangeable2->pc,”hello world”,11);  
  19.         printf(”%s\n”,pchangeable2->pc);  
  20.         printf(”size of pchangeable2 : %d\n”,sizeof(pchangeable2));  
  21. }  
#include <stdio.h>




#include <malloc.h> #include <string.h> typedef struct changeable{ int iCnt; char pc[0]; }schangeable; main(){ printf("size of struct changeable : %d\n",sizeof(schangeable)); schangeable *pchangeable = (schangeable *)malloc(sizeof(schangeable) + 10*sizeof(char)); printf("size of pchangeable : %d\n",sizeof(pchangeable)); schangeable *pchangeable2 = (schangeable *)malloc(sizeof(schangeable) + 20*sizeof(char)); pchangeable2->iCnt = 20; printf("pchangeable2->iCnt : %d\n",pchangeable2->iCnt); strncpy(pchangeable2->pc,"hello world",11); printf("%s\n",pchangeable2->pc); printf("size of pchangeable2 : %d\n",sizeof(pchangeable2)); }

運行結果

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

結構體本身長度就是一個int長度(這個int值通常只爲了表示後邊的數組長度),後邊的數組長度不計算在內,但是該數組可以直接使用。

(說後邊是個指針吧?指針也佔長度!這個是不佔的!原理很簡單,這個東西完全是數組後邊的尾巴,malloc開闢的是一片連續空間。其實這不應該算一個機制,感覺應該更像一個技巧吧


20160405補充:

非彈性數組不能用”char a[]”這種形式定義彈性(flexible)變量,必須明確大小。

彈性數組在結構體中,下面的形式是唯一允許的:

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

順序顛倒會讓b和a數據重合,會在編譯時不通過。

char b[] = “hell”;也不行(C和C++都不行)

少了整型變量a又會讓整個結構體長度爲0,compiler不允許編譯通過!不同的是,其實C++形式上是允許空結構體的,本質上是通過機制避免了純空結構體和類對象,自動給空結構體對象分配一個字節(sizeof()返回1)方便區分對象,避免地址重合!所以呢,C如果有空結構體,定義兩個(或一打,或乾脆一個數組)該結構體的變量(對象),地址是完全一樣的!·!!!!!!!!調試看程序運行,這些語句其實都被當屁放了,根本沒有運行,沒有實際意義,C壓根不支持空結構體這種東西(或者說我也沒想好什麼場合有用)

  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. }  
struct s2
{
//      char a[]  = "hasd" ;
//      int c;
};
int main()
{
        struct s2 s22;
        struct s2 s23;
        struct s2 s24;
        struct s2 s25;
}

例外的是,C++唯獨不給帶彈性數組的結構體分配空間(可能怕和變長結構體機制產生某種衝突,比如大小怎麼算):

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

  1. struct s  
  2. {  
  3. //        char b[] ;  
  4. };  
struct s
{
//        char b[] ;
};
C++中兩者是不一樣的,空的結構體反而“大”(sizeof()返回1)

20160321補充:這個機制利用了一個非常重要的特性——組和指針的區別!數組和指針在很多操作上是一樣的,但是本質不一樣。最直觀的,指針可以改指向,數組不可以,因爲數組佔用的每一個內存地址都用來保存變量或者對象,而指針佔用的內存地址保存的是一個地址,數組沒有單獨的保存指向地址的這樣一個結構。數組的位置是固定的,正如指針變量自身的位置也是固定的,改的是指針的值,是指向的目標地址,而因爲數組不存儲目標地址,所以改不了指向。企圖把地址強制賦值給數組的話,也只是說把指針賦值給數組,類型不兼容。




結構體嵌套:

結構體嵌套其實沒有太意外的東西,只要遵循一定規律即可:

  1. //對於“一錘子買賣”,只對最終的結構體變量感興趣,其中A、B也可刪,不過最好帶着  
  2. struct A{   
  3.         struct B{  
  4.              int c;  
  5.         }  
  6.         b;  
  7. }  
  8. a;  
  9. //使用如下方式訪問:  
  10. a.b.c = 10;   
//對於“一錘子買賣”,只對最終的結構體變量感興趣,其中A、B也可刪,不過最好帶着
struct A{ 
        struct B{
             int c;
        }
        b;
}
a;
//使用如下方式訪問:
a.b.c = 10; 
特別的,可以一邊定義結構體B,一邊就使用上:

  1. struct A{  
  2.         struct B{  
  3.                 int c;  
  4.         }b;  
  5.   
  6.         struct B sb;  
  7.   
  8. }a;  
struct A{
        struct B{
                int c;
        }b;

        struct B sb;

}a;
使用方法與測試:

  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. 結果無誤。   
        a.b.c = 11;
        printf("%d\n",a.b.c);
        a.sb.c = 22;
        printf("%d\n",a.sb.c);
結果無誤。 


但是如果嵌套的結構體B是在A內部才聲明的,並且沒定義一個對應的對象實體b,這個結構體B的大小還是不算進結構體A中。


結構體與函數:

關於傳參,首先:

  1. void func(int);  
  2. func(a.b.c);  
void func(int);
func(a.b.c);
把結構體中的int成員變量當做和普通int變量一樣的東西來使用,是不用腦子就想到的一種方法。

另外兩種就是傳遞副本和指針了 :

  1. //struct A定義同上  
  2. //設立了兩個函數,分別傳遞struct A結構體和其指針。  
  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. }  
//struct A定義同上
//設立了兩個函數,分別傳遞struct A結構體和其指針。
void func1(struct A a){
        printf("%d\n",a.b.c);
}
void func2(struct A* a){
        printf("%d\n",a->b.c);
}
main(){
        a.b.c = 112;
        struct A * pa;
        pa = &a;
        func1(a);
        func2(&a);
        func2(pa);
}


佔用內存空間:

struct結構體,在結構體定義的時候不能申請內存空間,不過如果是結構體變量,聲明的時候就可以分配——兩者關係就像C++的類與對象,對象才分配內存(不過嚴格講,作爲代碼段,結構體定義部分“.text”真的就不佔空間了麼?當然,這是另外一個範疇的話題)。


結構體的大小通常(只是通常)是結構體所含變量大小的總和,下面打印輸出上述結構體的size:

  1.         printf(“size of struct man:%d\n”,sizeof(struct man));  
  2.         printf(”size:%d\n”,sizeof(Huqinwei));  
  3. 結果毫無懸念,都是28:分別是char數組20,int變量4,浮點變量4.   
        printf("size of struct man:%d\n",sizeof(struct man));
        printf("size:%d\n",sizeof(Huqinwei));
結果毫無懸念,都是28:分別是char數組20,int變量4,浮點變量4. 


下邊說說不通常:

對於結構體中比較小的成員,可能會被強行對齊,造成空間的空置,這和讀取內存的機制有關,爲了效率。通常32位機按4字節對齊,小於的都當4字節,有連續小於4字節的,可以不着急對齊,等到湊夠了整,加上下一個元素超出一個對齊位置,纔開始調整,比如3+2或者1+4,後者都需要另起(下邊的結構體大小是8bytes),相關例子就多了,不贅述。

  1. struct s  
  2. {  
  3. char a;  
  4. short b;  
  5. int c;  
  6. }  
struct s
{
char a;
short b;
int c;
}
相應的,64位機按8字節對齊。不過對齊不是絕對的,用#pragma pack()可以修改對齊,如果改成1,結構體大小就是實實在在的成員變量大小的總和了。


和C++的類不一樣,結構體不可以給結構體內部變量初始化,。

如下,爲錯誤示範:

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



PS:結構體的聲明也要注意位置的,作用域不一樣。

C++的結構體變量的聲明定義和C有略微不同,說白了就是更“面向對象”風格化,要求更低。


那麼熟悉了常用方法,都要注意哪些常犯錯誤呢,見C語言結構體常見錯誤



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