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C語言結構體(struct)常見使用方法

 nisz 2016-06-24

基本定義:結構體,通俗講就像是打包封裝,把一些有共同特征(比如同屬于某一類事物的屬性,往往是某種業(yè)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


[cpp] view plain 

  1. struct stuff{  

  2.         char job[20];  

  3.         int age;  

  4.         float height;  

  5. };  



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


[cpp] view plain 

  1. //直接帶變量名Huqinwei  

  2. struct stuff{  

  3.         char job[20];  

  4.         int age;  

  5.         float height;  

  6. }Huqinwei;  


也許初期看不習慣容易困惑,其實這就相當于:


[cpp] view plain 

  1. struct stuff{  

  2.         char job[20];  

  3.         int age;  

  4.         float height;  

  5. };  

  6. 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

[cpp] view plain 

  1. struct stuff yourname;  

去定義第二個變量。

那么,附加變量初始化的結構體定義還可進一步簡化出第三種

[cpp] view plain 

  1. struct{  

  2.         char job[20];  

  3.         int age;  

  4.         float height;  

  5. }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。


就像剛才的第二種提到的,結構體變量的聲明可以用:


[cpp] view plain 

  1. struct stuff yourname;  

其成員變量的定義可以隨聲明進行:



[cpp] view plain 

  1. struct stuff Huqinwei = {'manager',30,185};  


也可以考慮結構體之間的賦值:


[cpp] view plain  

  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  


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


[cpp] view plain 

  1. Huqinwei.job[0] = 'M';  

  2. Huqinwei.job[1] = 'a';  

  3. Huqinwei.age = 27;  

  4. nbsp;Huqinwei.height = 185;  


結構體成員變量的訪問除了可以借助符號'.',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:


[cpp] view plain 

  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. }  




更正:之前給引用的初始化語句寫錯了,而且沒注明引用是純C中沒有的東西(在這么個以C為幌子的博客中)。

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


結構體也不能免俗,必須有數組:


[cpp] view plain 

  1. struct test{  

  2.         int a[3];  

  3.         int b;  

  4. };  

  5. //對于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}};  



變長結構體

可以變長的數組


[cpp] view plain 

  1. #include   

  2. #include   

  3. #include   

  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. }  


運行結果


[cpp] view plain 

  1. size of struct changeable : 4  

  2. size of pchangeable : 4  

  3. pchangeable2->iCnt : 20  

  4. hello world  

  5. size of pchangeable2 : 4  


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

(說后邊是個指針吧?指針也占長度!這個是不占的!原理很簡單,這個東西完全是數組后邊的尾巴,malloc開辟的是一片連續(xù)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:


[cpp] view plain 

  1. struct s  

  2. {  

  3.         int a;  

  4.         char b[] ;  

  5. };  

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為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(jié)(sizeof()返回1)方便區(qū)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,或干脆一個數組)該結構體的變量(對象),地址是完全一樣的!·!?。。。。。。≌{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么場合有用)


[cpp] view plain 

  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沖突,比如大小怎么算):



[cpp] view plain 

  1. struct s  

  2. {  

  3.         char b[] ;  

  4. };  



[cpp] view plain  

  1. struct s  

  2. {  

  3. //        char b[] ;  

  4. };  

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(qū)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,因為數組占用的每一個內存地址都用來保存變量或者對象,而指針占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,而因為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(guī)律即可:


[cpp] view plain 

  1. //對于“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,不過最好帶著  

  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;   

特別的,可以一邊定義結構體B,一邊就使用上:



[cpp] view plain  

  1. struct A{  

  2.         struct B{  

  3.                 int c;  

  4.         }b;  

  5.   

  6.         struct B sb;  

  7.   

  8. }a;  

使用方法與測試:



[cpp] view plain 

  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。   


但是如果嵌套的結構體B是在A內部才聲明的,并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:

關于傳參,首先:


[cpp] view plain 

  1. void func(int);  

  2. 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 :


[cpp] view plain 

  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. }  


占用內存空間:

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——兩者關系就像C++的類與對象,對象才分配內存(不過嚴格講,作為代碼段,結構體定義部分“.text”真的就不占空間了么?當然,這是另外一個范疇的話題)。


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:


[cpp] view plain 

  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.   


下邊說說不通常:

對于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,為了效率。通常32位機按4字節(jié)對齊,小于的都當4字節(jié),有連續(xù)小于4字節(jié)的,可以不著急對齊,等到湊夠了整,加上下一個元素超出一個對齊位置,才開始調整,比如3+2或者1+4,后者都需要另起(下邊的結構體大小是8bytes),相關例子就多了,不贅述。


[cpp] view plain 

  1. struct s  

  2. {  

  3. char a;  

  4. short b;  

  5. int c;  

  6. }  

相應的,64位機按8字節(jié)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,為錯誤示范:


[cpp] view plain 

  1. #include  

  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;  




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。


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