015 C语言基础：C结构体、共用体

一：C语言结构体

1.1：概述

前面的章节学习了数组，他是一组具有相同类型的数据的集合。但在实际的编程过程中，我们往往还需要一组类型不同的数据，例如对于学生信息登记表，姓名为字符串，学号为整数，年龄为整数，所在的学习小组为字符，成绩为小数，因为数据类型不同，显然不能用一个数组来存放。

在C语言中，可以使用结构体来存放一组不同类型的数据。结构体的定义形式为：

struct 结构体名{
    
	结构体所包含的变量或数组
};

结构体是一种集合，里面包含了多个变量或数组，它们的类型可以相同，也可以不同，每个这样的变量或数组都称之为结构体的成员。

struct stu{
    
	char *name;		// 姓名
	int num;		// 学号
	int age;		// 年龄
	char group;		// 所在学习小组
	float score;	// 成绩
};

注意大括号后面的分号;不能少，这是一条完整的语句。

像int、float、char等是由C语言本身提供的数据类型，不能再进行分拆，我们称之为基本数据类型；而结构体可以包含多个基本类型的数据，也可以包含其他的结构体，我们将它称为复杂数据类型或构造数据类型。

1.2：结构体变量

既然结构体是一种数据类型，那么就可以用它来定义变量。例如；

struct stu stu1, stu2;

定义了两个变量 stu1 和 stu2，它们都是 stu 类型，都由 5 个成员组成。注意关键字struct不能少。

struct stu{
    
	char *name;  //姓名
	int num;  //学号
	int age;  //年龄
	char group;  //所在学习小组
	float score;  //成绩
} stu1, stu2;

1.3：成员的获取与赋值

结构体和数组类似，也是一组数据的集合，整体使用没有太大的意义。数组使用下标[]获取单个元素，结构体使用点号.获取单个成员。

格式为：结构体变量名.成员名;

实例：
	#include <stdio.h>
	int main(){
    
		struct{
    
			char *name;
			int num;
			int age;
			char group;
			float score;
		}stu1;

		// 给结构体成员赋值
		stu1.name = "tom";
		stu1.num = 12;
		stu1.age = 22;
		stu1.group = 'A';
		stu1.score = 123.5;

		// 读取结构体成员的值
		printf("%s 的学号是：%d, 年龄是 %d, 在%c组, 今年的成绩是%.1f \n", stu1.name, stu1.num, stu1.age, stu1.group,stu1.score);
	}
结果：
	┌──(rootkali)-[~/Desktop/c_test]
	└─# ./jiegoutichengyuan 
	tom 的学号是：12, 年龄是 22, 在A组, 今年的成绩是123.5 
除了可以对成员进行逐一赋值，也可以在定义的时候整体赋值，例如；
	struct{
    
		char *name;
		int num;
		int age;
		char group;
		float score;
	} stu1, stu2 = {
    "tom", 12, 22, 'A', 123.5};

需要注意的是，结构体是一种自定义的数据类型，是创建变量的模板，不占用内存空间；结构体变量才包含了实实在在的数据，需要内存空间来存储。

 

二：C语言结构体数组

所谓结构体数组，是指数组中的每个元素都是一个结构体。在实际应用中，结构体数组常被用来表示一个拥有相同数据结构的群体，比如一个班的学生，一个车间的职工等。

实例：
	struct stu{
    
		char *name;     // 姓名
		int num;        // 学号
		int age;        // 年龄
		char group;     // 所在小组
		float score;    // 成绩
	}class[5];          // 表示一个班级有5个学生
结构体数组在定义的同时也可以初始化，例如；
	#include <stdio.h>
	struct stu{
    
		char *name;     // 姓名
		int num;        // 学号
		int age;        // 年龄
		char group;     // 所在小组
		float score;    // 成绩
	}class[5] = {
    
		{
    "Li ping", 5, 18, 'C', 145.0},
		{
    "Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
		{
    "He fang", 1, 18, 'A', 148.5},
		{
    "Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
		{
    "Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
	};
获取Wang ming的成绩：class[4].score;
修改Li ping的学习小组：class[0].group = 'B';

 

三：C语言结构体和指针

3.1：定义结构体

指针也可以指向一个结构体，定义的形式一般为：struct 结构体名 *变量名;

实例：
	下面是一个定义结构体指针的实例：
		struct stu{
    
			char *name;  //姓名
			int num;  //学号
			int age;  //年龄
			char group;  //所在小组
			float score;  //成绩
		} stu1 = {
     "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };
		//结构体指针
		struct stu *pstu = &stu1;
	
	也可以在定义结构体的同时定义结构体指针：
		struct stu{
    
			char *name;  //姓名
			int num;  //学号
			int age;  //年龄
			char group;  //所在小组
			float score;  //成绩
		} stu1 = {
     "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 }, *pstu = &stu1;

注意，结构体变量名和数组名不同，数组名在表达式中会被转换为数组指针，而结构体变量名不会，无论在任何表达式中它表示的都是整个集合本身，要想取得结构体变量的地址，必须在前面加&，所以给 pstu 赋值只能写作：struct stu *pstu = &stu1;而不能写作：struct stu *pstu = stu1;

还应该注意，结构体和结构体变量是两个不同的概念：结构体是一种数据类型，是一种创建变量的模板，编译器不会为它分配内存空间，就像 int、float、char 这些关键字本身不占用内存一样；结构体变量才包含实实在在的数据，才需要内存来存储。

下面的写法是错误的，不可能去取一个结构体名的地址，也不能将它赋值给其他变量：

struct stu *pstu = &stu;
struct stu *pstu = stu;

3.2：获取结构体成员

两种形式（等效，通常采用后者，更加直观）：

(*pointer).memberName
	.的优先级高于*，并且()也不能省略，若是省略则等价于：*(pointer.memberName)
pointer->memberName	
	有了->，就可以通过结构体指针直接去的结构体成员，这也是->在C语言中的唯一用途

看下例子：

实例1：
	#include <stdio.h>
	int main(){
    
		struct{
    
			char *name;
			int num;
			int age;
			char group;
			float score;
		}stu1 = {
    "tom", 12, 18, 'A', 136.5}, *pstu = &stu1;

		// 读取结构体成员你的值
		printf("%s的学号是%d, 年龄是%d, 在%c组, 今年的成绩是%.1f \n", (*pstu).name, (*pstu).num, (*pstu).age, (*pstu).group, (*pstu).score);
		printf("%s的学号是%d, 年龄是%d, 在%c组, 今年的成绩是%.1f \n", pstu->name, pstu->num, pstu->age, pstu->group, pstu->score);
	}
结果：
	┌──(rootkali)-[~/Desktop/c_test]
	└─# ./jiegoutizhizhen  
	tom的学号是12, 年龄是18, 在A组, 今年的成绩是136.5 
	tom的学号是12, 年龄是18, 在A组, 今年的成绩是136.5 


实例2：
	#include <stdio.h>
	struct stu{
    
		char *name;     // 姓名
		int num;        // 学号
		int age;        // 年龄
		char group;     // 所在小组
		float score;    // 成绩
	}stus[] = {
    
		{
    "Zhou ping", 5, 18, 'C', 145.0},
		{
    "Zhang ping", 4, 19, 'A', 130.5},
		{
    "Liu fang", 1, 18, 'A', 148.5},
		{
    "Cheng ling", 2, 17, 'F', 139.0},
		{
    "Wang ming", 3, 17, 'B', 144.5}
	},*ps;

	int main(){
    
		// 求数组长度
		int len = sizeof(stus) / sizeof(struct stu);
		printf("Name\t\tNum\tAge\tGroup\tScore\t\n");
		for(ps=stus; ps<stus+len; ps++){
    
			printf("%s\t%d\t%d\t%c\t%.1f \n", ps->name, ps->num, ps->age, ps->group, ps->score);
		}
		return 0;
	}
结果：
┌──(rootkali)-[~/Desktop/c_test]
└─# ./jiegoutishuzuzhizhen 
Name            Num     Age     Group   Score
Zhou ping       5       18      C       145.0 
Zhang ping      4       19      A       130.5 
Liu fang        1       18      A       148.5 
Cheng ling      2       17      F       139.0 
Wang ming       3       17      B       144.5 

 

四：C语言共用体

结构体(struct)是一种构造类型或复杂类型，可以包含多个类型不同的成员。在C语言中还有另一种和结构体非常类似的语法，叫做共用体(union)。

定义格式为：

union 共用体名{
    
	成员列表
};

区别：

• 结构体的各个成员会占用不同的内存，互相之间没有影响；而共用体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余所有成员。

• 结构体占用的内存大于等于所有成员占用的内存的总和（成员之间可能会存在缝隙），共用体占用的内存等于最长的成员占用的内存。

• 共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

共用体也是一种自定义类型，可以通过它来创建变量，例如：

union data{
    
	int n;
	char ch;
	double f;
};
union data a, b, c;

上面是先定义共用体，再创建变量，也可以在定义共用体的同时创建变量：

union data{
    
	int n;
	char ch;
	double f;
} a, b, c;

共用体data中，成员f占用的内存最多，为8个字节，所以data类型的变量（也就是a,b,c）也占用8个字节的内存。

实例：
	#include <stdio.h>
	union data{
    
		int n;
		char ch;
		short m;
	};

	int main(){
    
		union data a;
		printf("%d, %d\n", sizeof(a), sizeof(union data) );
		a.n = 0x40;
		printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
		a.ch = '9';
		printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
		a.m = 0x2059;
		printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
		a.n = 0x3E25AD54;
		printf("%X, %c, %hX\n", a.n, a.ch, a.m);
	   
		return 0;
	}
结果：
	┌──(rootkali)-[~/Desktop/c_test]
	└─# ./gongyongti      
	4, 4
	40, @, 40
	39, 9, 39
	2059, Y, 2059
	3E25AD54, T, AD54

这段代码不但验证了共用体的长度，还说明共用体成员之间会相互影响，修改一个成员的值会影响其他成员。