C语言结构体(struct)常见使用方法

C语言结构体(struct)常见使用方法注意:盗版是不会得到修正和更新的!今天复习一下struct,顺便挖掘一下以前没注意的小细节:基本定义:结构体,通俗讲就像是打包封装,把一些有共同特征(比如同属于某一类事物的属性,往往是某种业务相关属性的聚合)的变量封装在内部,通过一定方法访问修改内部变量。(因为C++和C有共通之处,但是在结构体上的某些机制又有所不同,所以后边提了一下,不喜欢可以略过)结构体定义:…

目录

结构体声明与定义

结构体变量及其内部成员变量的定义及访问

引用(C++)、指针和数组

结构体嵌套

结构体与函数传参

占用内存空间

变长结构体


基本定义:结构体,通俗讲就像是打包封装,把一些有共同特征(比如同属于某一类事物的属性,往往是某种业务相关属性的聚合)的变量封装在内部,通过一定方法访问修改内部变量。具体一点说,结构体是让一些很散的数据变得很整,不管是网络传输,还是函数传参,还是为了便于你肉眼管理。

一个函数,你想传入一个参数void func(),就需要改一下函数定义,加一个数据类型和数据名void func(int i);又想加一个参数,又改一遍void func(int i,double b);如此往复。但是用一个结构体(或者类对象)传入,这个函数定义就可以不改动了,只改结构体就好了,比如一个游戏,你的人物属性有成百上千,你只需要修改你的类与结构体成员就好了。

(因为C++和C有共通之处,但是在结构体上的某些机制又有所不同,所以后边提了一下C++得东西,不喜欢可以略过,但是2021年了,用纯C的人估计要消失了吧,尤其新人)

结构体声明与定义

第一种:只有结构体定义

struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
};

第二种:附加该结构体类型的“结构体变量”的初始化的结构体定义

//直接带变量名Huqinwei
struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;

也许初期看不习惯容易困惑,其实这就相当于两步合并一步:先定义结构体stuff,再定义变量Huqinwei

struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
};
struct stuff Huqinwei;

第三种:匿名结构体

如果该结构体你只用一个变量Huqinwei,而不再需要用来定义第二个变量。

struct stuff yourname;

那么,附加变量初始化的结构体定义还可进一步简化出第三种

把结构体名称去掉,用匿名结构体直接定义一个结构体对象(习惯用对象这词了,大家都要习惯,没有人用纯C了),这样更简洁,不过也不能定义其他同类型结构体变量了(除非用typeof再逆向找到这个类型。)

struct{//匿名结构体
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;//变量Huqinwei

int main(){
    struct Huqinwei little_h;//错误,Huqinwei是一个匿名结构体类型的变量,而不是一个结构体类型,struct Huqinwei用法不成立

}

第三种附加:使用typeof重新找到匿名结构体变量HU的结构体,来定义HU3

并且定义指针ptr1,ptr2

只是理论上可以这样干,但是实际不推荐这样,不可读,无法维护。所以可以无视这种用法,最好是定义struct aa{int a;},而不是定义struct {int a;}aa; 前者是结构体类型,后者是结构体变量。

#include <stdio.h>

struct
{
        char a;
        short b;
        int c;
}HU;

struct
{
        char a;
        short b;
        int c;
}HU2;

int main(){

        printf("%ld\n",sizeof(HU));

        typeof(HU) HU3;
        printf("%ld\n",sizeof(HU3));
        printf("%ld\n",sizeof(HU2));
        typeof(HU) *ptr1 = &HU;
        typeof(HU) *ptr2 = &HU3;
        ptr2->b = 444;
        printf("%d\n",ptr2->b);
        ptr1 = ptr2;
        printf("%d\n",ptr1->b);


}

同样的写法,再定义一个结构体成员HU2,他们的“类型”不同,因为如果类型相同,肯定会报错了,实际并没有报。

C语言结构体(struct)常见使用方法

不过内存操作角度,HU2和HU应该没有任何区别,也可以用指针强行更改,前提是确认安全,比如没有不同文件不同平台对齐不兼容这种问题,所以C很万能,也很危险

结构体变量及其内部成员变量的定义及访问

绕口吧?要分清结构体变量和结构体内部成员变量的概念。

就像刚才的第二种提到的,结构体变量的声明可以用:

struct stuff yourname;

其成员变量的定义可以随声明进行:

   struct stuff Huqinwei = {"manager",30,185};

也可以考虑结构体之间的“赋值”(拷贝构造):

        struct stuff faker = Huqinwei;
//或    struct stuff faker2;
//      faker2 = faker;
打印,可见结构体的每一个成员变量一模一样

如果不使用上边两种方法,那么成员数组的操作会稍微麻烦(用for循环可能好点)

        Huqinwei.job[0] = 'M';
        Huqinwei.job[1] = 'a';
        Huqinwei.age = 27;
        Huqinwei.height = 185;

结构体成员变量的访问除了可以借助符号”.”,还可以用”->”访问(下边会提)。

引用(C++)、指针和数组

首先是引用和指针:

struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
};

int main()
{
        struct stuff huqinwei987;//定义stuff结构体的变量huqinwei987

        struct stuff &ref = huqinwei987;//定义huqinwei987的引用ref

        ref.age = 100;//通过ref修改huqinwei987的变量
        //打印对比
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("ref.age is %d\n",ref.age);

        struct stuff *ptr = &huqinwei987;//定义到huqinwei987的指针
        ptr->age = 200;//通过指针修改huqinwei987的变量
        //打印对比
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("ptr->age is %d\n",ptr->age);

        //既然都写了,把指针引用也加上吧
        struct stuff *&refToPtr = ptr;//定义到指针ptf的引用,通过指针引用修改huqinwei987的变量
        refToPtr->age = 300;
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("refToPtr->age is %d\n",refToPtr->age);


}

更正:之前给引用的初始化语句写错了,而且没注明引用是纯C中没有的东西(在这么个以C为幌子的博客中)。

引用是C++特有的一个机制,必须靠编译器支撑,至于引用转换到C中本质是什么,我有个帖子写过
 

结构体也不能免俗,必须支持数组:

//结构体中数组变量定义方法
struct test{
        int array[3];
        int val;
};
//对于数组和变量同时存在的情况,有如下定义方法:
        struct test student[3] =      {
  
  {
  
  {66,77,55},0},
                                        {
  
  {44,65,33},0},
                                        {
  
  {46,99,77},0}};
//特别的,可以简化成:
        struct test student[3] =       {
  
  {66,77,55,0},
                                        {44,65,33,0},
                                        {46,99,77,0}};

结构体嵌套

结构体嵌套其实没有太意外的东西,只要遵循一定规律即可:

//对于“一锤子买卖”,只对最终的结构体变量感兴趣,其中A、B也可删,不过最好带着
struct A{ 
        struct B{
             int c;
        }
        b;
}
a;
//使用如下方式访问:
a.b.c = 10; 

特别的,可以一边定义结构体B,一边就使用上:

struct A{
        struct B{
                int c;
        }b;
        struct B sb;
}a;

使用方法与测试:

        a.b.c = 11;
        printf("%d\n",a.b.c);
        a.sb.c = 22;
        printf("%d\n",a.sb.c);
结果无误。 

但是如果嵌套的结构体B是在A内部才声明的,并且没定义一个对应的对象实体b,这个结构体B的大小还是不算进结构体A中。

结构体与函数传参

关于传参,首先,把结构体中的int成员变量当做和普通int变量一样的东西来使用(当做函数参数),是不用脑子就想到的一种方法,如下:

void func(int);
func(a.b.c);

另外的主要用法就是传递副本和指针了 :

//20210805更新:用了能完整跑通的代码,降低了文章前后所需的连贯性,避免读者拼接代码编译不过——https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/23625823
struct A {
    struct B {
        int c;
    }b;
    struct B sb;
}a;

//设立了两个函数,分别传递struct A结构体和其指针。
void func1(struct A a) {//复制结构体
    printf("%d\n", a.b.c);
}
void func2(struct A* a) {//传递结构体指针
    printf("%d\n", a->b.c);
}
void func3(struct A& a) {//进阶:传递结构体引用,效用上近似结构体指针,但访问形式不同于指针
    printf("%d\n", a.b.c);
}
int main() {
    a.b.c = 112;
    struct A * pa;
    pa = &a;
    func1(a);
    func2(&a);
    func2(pa);
    func3(a);
}

20220222针对评论更新:结构体与int型在参数传递过程中没有本质区别,虽然他可以包含int型,但是它也和int型“平等”,都是一个“对象”,这里可以把int叫做内建类型(built-in)。传参方面,都分传副本和传指针两种,前者是右值,需要复制,后者是左值,传递地址即可修改原值。C语言结构体(struct)常见使用方法_huqinwei的专栏-CSDN博客_c struct

占用内存空间

struct结构体,在结构体定义的时候不能申请内存空间,不过如果是结构体变量,声明的时候就可以分配——两者关系就像C++的类与对象,对象才分配内存(不过严格讲,作为代码段,结构体定义部分“.text”真的就不占空间了么?当然,这是另外一个范畴的话题)。

结构体的大小通常(只是通常)是结构体所含变量大小的总和,下面打印输出上述结构体的size:

        printf("size of struct man:%d\n",sizeof(struct man));
        printf("size:%d\n",sizeof(Huqinwei));
结果毫无悬念,都是28:分别是char数组20,int变量4,浮点变量4. 

下边说说不通常的情况:

对于结构体中比较小的成员,可能会被强行对齐,造成空间的空置,这和读取内存的机制有关,为了效率。通常32位机按4字节对齐,小于的都当4字节,有连续小于4字节的,可以不着急对齐,等到凑够了整,加上下一个元素超出一个对齐位置,才开始调整,比如3+2或者1+4,后者都需要另起(下边的结构体大小是8bytes),相关例子就多了,不赘述。

struct s
{
char a;
short b;
int c;
}

相应的,64位机按8字节对齐。不过对齐不是绝对的,用#pragma pack()可以修改对齐,如果改成1,结构体大小就是实实在在的成员变量大小的总和了。
补一个代码,压入1字节对齐,定义s,然后弹出,使用默认,定义s2,两个结构体大小分别为7和8

#include <stdio.h>
#pragma pack(push,1)
struct s
{
        char a;
        short b;
        int c;
};
#pragma pack(pop)
struct s2
{
        char a;
        short b;
        int c;
};



int main(){

        printf("%ld\n",sizeof(struct s));
        printf("%ld\n",sizeof(struct s2));

}
$ ./a.out
7
8

和C++的类不一样,结构体不可以给结构体内部变量初始化,。

如下,为错误示范:

#include<stdio.h>
//直接带变量名Huqinwei
struct stuff{
//      char job[20] = "Programmer";
//      char job[];
//      int age = 27;
//      float height = 185;
}Huqinwei;

PS:结构体的声明也要注意位置的,作用域不一样。

C++的结构体变量的声明定义和C有略微不同,说白了就是更“面向对象”风格化,要求更低。

变长结构体

变长结构体应该越来越不常见了,考虑二八法则和学习效率(和本文阐述的清晰程度),建议可以跳过,收藏,以后再研究。

可以变长的数组

#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));
}

运行结果

size of struct changeable : 4
size of pchangeable : 4
pchangeable2->iCnt : 20
hello world
size of pchangeable2 : 4

如上,本例中变长结构体本身长度就是一个int的长度(这个int值通常只为了方便表示后边的数组长度),而后边的数组长度不计算在内,但是该数组可以直接使用。

(说后边是个指针吧?指针也占长度!这个是不占的!原理很简单,这个东西完全是数组后边的尾巴,malloc开辟的是一片连续空间。其实这不应该算一个机制,感觉应该更像一个技巧吧

20191113:这块可能有点抽象?建议去了解一下手动开辟空间malloc和指针相关知识,所谓“变长结构体”,不是一个你理解的结构体!至少不是按正常结构体用的,他像是一个逻辑性的概念,空间是malloc开辟的,结构体是以指针形式存在的“虚拟”的概念,简单说,这个“结构体”不在栈空间!

20160405补充:

非弹性数组不能用”char a[]”这种形式定义弹性(flexible)变量,必须明确大小。

弹性数组在结构体中,下面的形式是唯一允许的:

struct s
{
        int a;
        char b[] ;
};

顺序颠倒会让b和a数据重合,会在编译时不通过。

char b[] = “hell”;也不行(C和C++都不行)

少了整型变量a又会让整个结构体长度为0,compiler不允许编译通过!不同的是,其实C++形式上是允许空结构体的,本质上是通过机制避免了纯空结构体和类对象,自动给空结构体对象分配一个字节(sizeof()返回1)方便区分对象,避免地址重合!所以呢,C如果有空结构体,定义两个(或一打,或干脆一个数组)该结构体的变量(对象),地址是完全一样的!·!!!!!!!!调试看程序运行,这些语句其实都被当屁放了,根本没有运行,没有实际意义,C压根不支持空结构体这种东西(或者说我也没想好什么场合有用)

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++唯独不给带弹性数组的结构体分配空间(可能怕和变长结构体机制产生某种冲突,比如大小怎么算):

struct s
{
        char b[] ;
};

struct s
{
//        char b[] ;
};

C++中两者是不一样的,空的结构体反而“大”(sizeof()返回1)
 

20160321补充:这个机制利用了一个非常重要的特性——组和指针的区别!数组和指针在很多操作上是一样的,但是本质不一样。最直观的,指针可以改指向,数组不可以,因为数组占用的每一个内存地址都用来保存变量或者对象,而指针占用的内存地址保存的是一个地址,数组没有单独的保存指向地址的这样一个结构。数组的位置是固定的,正如指针变量自身的位置也是固定的,改的是指针的值,是指向的目标地址,而因为数组不存储目标地址,所以改不了指向。企图把地址强制赋值给数组的话,也只是说把指针赋值给数组,类型不兼容。

一句话概括:变长数组用在哪?可能用在一些网络传输和自定义协议的场景中,先读取int count,知道数组有多长,然后把数组中数据取出。

2022-03-18       01:03

结构体的简单初始化方法:

直接用花括号初始化,类似构造函数,auto res为自动类型接受s1返回结果。

#include <iostream>
struct s1{
    int i1;
    double d1;
    bool b1;
};

int main (){

    auto res = s1{4,2.2,true};
    std::cout << res.d1<<std::endl;;
}

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那么熟悉了常用方法,都要注意哪些常犯错误呢,见C语言结构体常见错误

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今天的文章C语言结构体(struct)常见使用方法分享到此就结束了,感谢您的阅读。

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