【C语言】21结构体

说明：这个C语言专题，是学习iOS开发的前奏。也为了让有面向对象语言开发经验的程序员，能够快速上手C语言。如果你还没有编程经验，或者对C语言、iOS开发不感兴趣，请忽略

C语言的核心部分都说得七七八八了，相信大家已经对C语言的基本数据类型(char\int\float)、数组、指针都很熟悉了，今天来学习C语言中另外一种数据类型：结构体。在iOS开发中，结构体是经常用到的数据类型，使用频率不亚于指针，所以需要重视，不过用法非常简单。

一、什么是结构体

* 在第八讲的时候已经介绍了C语言中的数组，用法跟其他语言差不多。当一个整体由多个数据构成时，我们可以用数组来表示这个整体，但是数组有个特点：内部的每一个元素都必须是相同类型的数据。

* 在实际应用中，我们通常需要由不同类型的数据来构成一个整体，比如学生这个整体可以由姓名、年龄、身高等数据构成，这些数据都具有不同的类型，姓名可以是字符串类型，年龄可以是整型，身高可以是浮点型。

* 为此，C语言专门提供了一种构造类型来解决上述问题，这就是结构体，它允许内部的元素是不同类型的。

二、结构体的定义

1.定义形式

 结构体内部的元素，也就是组成成分，我们一般称为"成员"。

结构体的一般定义形式为：

struct　结构体名{
    
    类型名1　成员名1;
    
    类型名2　成员名2;
    
    ……
    
    类型名n　成员名n;　　　
    
};

struct是关键字，是结构体类型的标志。

2.举例

比如，我们定义一个学生

struct Student {
    char *name; // 姓名
    int age; // 年龄
    float height; // 身高
};

上面定义了一个叫做Student的结构体，共有name、age、height3个成员。呵呵，看到这里是否有点面向对象的味道呢，其实这跟面向对象完全是两码事，只能说感觉有点像。

三、结构体变量的定义

前面只是定义了名字为Student的结构体类型，并非定义了一个结构体变量，就像int一样，只是一种类型。

接下来定义一个结构体变量，方式有好多种。

1.先定义结构体类型，再定义变量

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

第6行定义了一个结构体变量，变量名为stu。struct和Student是连着使用的。

2.定义结构体类型的同时定义变量

struct Student {
    char *name;
    int age;
} stu;

结构体变量名为stu

3.直接定义结构体类型变量，省略类型名

struct {
    char *name;
    int age;
} stu;

结构体变量名为stu

四、结构体的注意点

1.不允许对结构体本身递归定义

如下做法是错误的，注意第3行

struct Student {
    int age;
    struct Student stu;
};

2.结构体内可以包含别的结构体

struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

struct Student {
    char *name;
    struct Date birthday;
};

注意第9行

3.定义结构体类型，只是说明了该类型的组成情况，并没有给它分配存储空间，就像系统不为int类型本身分配空间一样。只有当定义属于结构体类型的变量时，系统才会分配存储空间给该变量

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

第1~4行并没有分配存储空间，当执行到第6行时，系统才会分配存储空间给stu变量。

4.结构体变量占用的内存空间是其成员所占内存之和，而且各成员在内存中按定义的顺序依次排列

比如下面的Student结构体：

struct Student {
    char *name; // 姓名
    int age; // 年龄
    float height; // 身高
};

在16位环境下，一个Student变量共占用内存：2 + 2 + 4 = 8字节。

五、结构体的初始化

将各成员的初值，按顺序地放在一对大括号{}中，并用逗号分隔，一一对应赋值。

比如初始化Student结构体变量stu

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu = {"MJ", 27};

只能在定义变量的同时进行初始化赋值，初始化赋值和变量的定义不能分开，下面的做法是错误的：

struct Student stu;
stu = {"MJ", 27};

六、结构体的使用

1.一般对结构体变量的操作是以成员为单位进行的，引用的一般形式为：结构体变量名.成员名

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu;

// 访问stu的age成员
stu.age = 27;

第9行对结构体的age成员进行了赋值。"."称为成员运算符，它在所有运算符中优先级最高

2.如果某个成员也是结构体变量，可以连续使用成员运算符"."访问最低一级成员

struct Date {
     int year;
     int month;
     int day;
};

struct Student {
    char *name;
    struct Date birthday;
};

struct Student stu;

stu.birthday.year = 1986;
stu.birthday.month = 9;
stu.birthday.day = 10;

注意第14行以后的代码

3.相同类型的结构体变量之间可以进行整体赋值

struct Student {
    char *name;
    int age;
};

struct Student stu1 = {"MJ", 27};

// 将stu1直接赋值给stu2
struct Student stu2 = stu1;

printf("age is %d", stu2.age);

注意第9行。输出结果为：

七、结构体数组

1.定义

跟结构体变量一样，结构体数组也有3种定义方式

struct Student {
    char *name;
    int age;
};
struct Student stu[5]; //定义1

struct Student {
    char *name;
    int age;
} stu[5]; //定义2

struct {
    char *name;
    int age;
} stu[5]; //定义3

上面3种方式，都是定义了一个变量名为stu的结构体数组，数组元素个数是5

2.初始化

struct {
    char *name;
    int age;
} stu[2] = { {"MJ", 27}, {"JJ", 30} };

也可以用数组下标访问每一个结构体元素，跟普通数组的用法是一样的

八、结构体作为函数参数

将结构体变量作为函数参数进行传递时，其实传递的是全部成员的值，也就是将实参中成员的值一一赋值给对应的形参成员。因此，形参的改变不会影响到实参。

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体
struct Student {
    int age;
};

void test(struct Student stu) {
    printf("修改前的形参：%d \n", stu.age);
    // 修改实参中的age
    stu.age = 10;
    
    printf("修改后的形参：%d \n", stu.age);
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    struct Student stu = {30};
    printf("修改前的实参：%d \n", stu.age);
    
    // 调用test函数
    test(stu);
    
    
    printf("修改后的实参：%d \n", stu.age);
    return 0;
}

* 首先在第4行定义了一个结构体类型Student

* 在第18行定义了一个结构体变量stu，并在第22行将其作为实参传入到test函数

输出结果为：，形参是改变了，但是实参一直没有变过

九、指向结构体的指针

* 每个结构体变量都有自己的存储空间和地址，因此指针也可以指向结构体变量

* 结构体指针变量的定义形式：struct 结构体名称 *指针变量名

* 有了指向结构体的指针，那么就有3种访问结构体成员的方式

• 结构体变量名.成员名
• (*指针变量名).成员名
• 指针变量名->成员名

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // 定义一个结构体类型
    struct Student {
        char *name;
        int age;
    };
    
    // 定义一个结构体变量
    struct Student stu = {"MJ", 27};
    
    // 定义一个指向结构体的指针变量
    struct Student *p;
    
    // 指向结构体变量stu
    p = &stu;

    /*
     这时候可以用3种方式访问结构体的成员
     */
    // 方式1：结构体变量名.成员名
    printf("name=%s, age = %d \n", stu.name, stu.age);
    
    // 方式2：(*指针变量名).成员名
    printf("name=%s, age = %d \n", (*p).name, (*p).age);
    
    // 方式3：指针变量名->成员名
    printf("name=%s, age = %d \n", p->name, p->age);
    
    return 0;
}

 输出结果：