第十章 结构体

一、结构体的概念

C语言允许用户自己建立由不同类型数据组成的组合型的数据结构,它称为结构体。

二、结构体类型的定义

1、先定义结构体类型,在定义变量

struct 结构体类型名{
成员列表
};

struct stu {
	int age;
	char name[20];
};
struct stu tom,zhangsan;//定义了三个struct stu类型的变量

2、定义结构体类型的时候,顺便定义结构体变量

struct 结构体类型名{
成员列表
}结构体变量1,变量2;
struct 结构体类型名 变量3,变量4;

struct stu {
	int age;
	char name[20];
}tom,zhangsan;
struct stu lisi;

3、定义结构体类型的时候没有类型名,顺便定义结构体变量

没有类型名,后续不能定义相关的类型数据。

struct {
	int age;
	char name[20];
}tom,zhangsan;

4、常用方式

typedef struct stu{
	int age;
	char name[20];
}STU;

STU不是变量名,是stu的新名字。
struct stu tom;等价于STU tom;可以方便使用,不用写struct;

三、结构体类型的初始化和使用

1、在定义变量的时候顺便初始化和使用

#include<stdio.h>
typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char *addr;
}STU;
int main()
{
	STU tom = { 12, "Tom"};
	printf("%d\n", tom.age);//12
	printf("%s\n", tom.name);//Tom
	tom.age = 13;
	strcpy(tom.name, "AAA");
	printf("%d\n", tom.age);//13
	printf("%s\n", tom.name);//AAA
	tom.addr = "CCC";
	printf("%s\n", tom.addr);
}

2、多级引用

typedef struct date {
	int year;
	int month;
	int day;
}BIRTH;
typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
	BIRTH birth;
}STU;
int main()
{
	STU tom = { 12, "Tom", "CCC", {2000, 10, 11} };
	//打印结果:2000-10-11
	printf("%d-%d-%d\n", tom.birth.year, tom.birth.month, tom.birth.day);
}
	

3、结构体变量赋值

相同类型的结构体变量可以赋值

#include<stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
}STU;
int main()
{
	STU tom = { 12, "Tom", "CCC"};
	STU zhangsan;
	zhangsan = tom;
	printf("%d-%s-%s\n", tom.age, tom.name, tom.addr);
	printf("%d-%s-%s\n", zhangsan.age, zhangsan.name, zhangsan.addr);
}
	

四、结构体的大小

结构体变量的大小是所有成员大小之和。而且存储时连续的。

typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
}STU;
int main()
{
	STU tom;
	printf("%d\n", sizeof(tom));//28
	printf("%d\n", sizeof(tom.age));//4
	printf("%d\n", sizeof(tom.name));//20
	printf("%d\n", sizeof(tom.addr));//4
}
	

结构体的对齐
对齐数:结构体成员的自身大小和和默认对齐数(vs默认对齐数为8)的较小值。

对齐原则一:结构体的第一成员直接对齐到相对于结构体变量起始位置为0的偏移处。
对齐原则二:从第二个成员变量开始,要对齐到某个【对齐数】的整数倍的偏移处。
对齐原则三:结构体的总大小,必须是最大对齐数的整数倍,每个结构体变量的对齐数的最大值就是最大对齐数。
对齐原则四:如果出现嵌套结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(涵嵌套结构体的对齐数)的整数倍。

typedef struct stu {
	char sex;
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
}STU;

int main()
{
	STU tom = {'A', 12, "TOM", "ccc"};
	printf("%d\n", sizeof(tom));//32
	printf("%d\n", sizeof(tom.sex));//1
	printf("%d\n", sizeof(tom.age));//4
	printf("%d\n", sizeof(tom.name));//20
	printf("%d\n", sizeof(tom.addr));//4
}

char 对齐数位1
short 对齐数位2
int、float、long 对齐数4
double 对齐数位8

为什么要对齐:空间换时间,cpu每次读数据的字节数时固定的,为了将一个变量可以一次读取。
#pragma pack(value)可以修改对齐值。

五、结构体数组

结构体数组是个数组,由若干个相同类型的结构体变量组成。

1、定义方法

typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
}STU;
int main()
{
    //定义了一个STU类型的结构体数组class,数组中由3个STU类型的变量
	STU class[3] = {{ 12, "Tom", "CCC"},{ 13, "lisi", "DDD"}};
	printf("%s", class[0].name);//Tom
}

2、结构体数组的地址

结构体数组的地址就是结构体数组中第0个元素的地址。

六、结构体指针

结构体指针,即结构体地址。

1、定义方式

struct 结构体类型名 *结构体指针变量名。

typedef struct stu {
	int age;
	char name[20];
	char* addr;
}STU;
//定义了一个struct stu*类型的指针变量。变量名时p,p占用4个字节,用来保存结构体变量的地址编号。
	STU* p;
	STU tom = { 12, "Tom", "CCC" };
	p = &tom;
	(*p).age = 13;
	printf("%d\n", (*p).age);//13
	p->age = 14;
	printf("%d\n", p->age);//14

七、位段

在结构体中,以位为单位的成员,称之为位段(位域)
1字节=8位

struct stu
{
	int a : 2;//占用2位
	int b : 6;//占用6位
	int c : 4;//占用4位
	int d : 4;//占用4位
	int i;
}data;

abcd一共16位,也就是2个字节。i占用过个字节。
注意:
1、不能对位段成员取地址。
2、不能跨存储单元存储,一个位段为7位,下一个位段如果超过1位,那么从下个字节开始存储。
存储单元:char 1字节 short 2字节 int4字节 long4字节。
3、位段的大小不能大于存储单元。
5、如果一个位段要从另一个存储单元开始:

char a:1;
char :0;
char b:3;//从另一个单元开始

长度为0的位段,作用时下一个位段从下一个存储单元开始存储。
6、无意义的位段

char a:1;
char :2;//浪费两位
char b:3;
### C Primer Plus 第十章 内容总结 #### 函数指针与回调函数 第十章主要讨论了 **函数指针** 的概念及其应用。通过使用函数指针,可以实现更灵活的程序设计模式,比如动态调用不同的函数逻辑[^1]。 ```c void call_function(void (*func)(void)) { func(); } void greet() { printf("Hello, world!\n"); } int main() { void (*p_func)(void) = greet; call_function(p_func); return 0; } ``` 上述代码展示了如何定义并传递一个指向 `greet` 函数的指针给另一个函数执行。 --- #### 数组与指针的关系 本章节还深入探讨了数组和指针之间的关系。例如,在处理一维或多维数组时,可以通过指针操作来访问数组元素[^3]。 ```c #include <stdio.h> #define SIZE 5 void process_array(int *array, int size) { for (int i = 0; i < size; ++i) { array[i] *= 2; // 修改原数组的内容 } } int main() { int numbers[SIZE] = {1, 2, 3, 4, 5}; process_array(numbers, SIZE); for (int i = 0; i < SIZE; ++i) { printf("%d ", numbers[i]); } return 0; } ``` 此示例说明了如何利用指针作为参数修改原始数组的数据。 --- #### 结构体的应用扩展 除了基础数据类型的讲解外,第十章也涉及到了结构体成员变量的操作以及静态常量在类中的声明方式[^2]。 ```cpp class Person { private: static const int LIMIT = 25; std::string lname; // 姓氏 char fname[LIMIT]; // 名字 public: void set_name(const std::string& last, const char* first); }; void Person::set_name(const std::string& last, const char* first) { lname = last; strncpy(fname, first, LIMIT - 1); fname[LIMIT - 1] = '\0'; } ``` 以上片段体现了如何设置对象的名字属性,并引入了一个固定长度字符串存储机制。 --- #### 动手实践题目解析 为了巩固所学知识点,《C Primer Plus》提供了多个编程练习题供读者完成。其中包括寻找数组的最大值、合并两个数组等内容[^1]。 --- ###
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