C语言：结构体的认识

一、结构体的基本概念

---

1. 什么是结构体？
   结构体（struct）是C语言中一种用户自定义的数据类型，用于将多个不同类型的数据组合成一个逻辑整体。
   例如：学生信息可以包含name（字符串）、age（整型）、score（浮点型）等不同数据。

2. 为什么需要结构体？

   • 将相关数据聚合，提高代码可读性和维护性。

   • 便于传递复杂数据（如函数参数或返回值）。

   • 模拟面向对象编程中的“对象”概念。

结构体是一些值的集合，这些值被称为成员变量，结构体的每个成员可以是不同类型的变量；如：数组，指针，甚至是其他结构体。 

二、结构体的声明与定义

---

 1.声明结构体类型

struct Student {
    char name[20];  // 姓名
    int age;        // 年龄
    float score;    // 成绩
};  // 注意分号不能省略

2.定义结构体变量 

方式1：先声明类型，再定义变量 

struct Student stu1;  // stu1是结构体变量

 方式2：声明类型时直接定义变量

struct Student {
    // 成员...
} stu1, stu2;  // 同时定义stu1和stu2

3.初始化结构体

// 按成员顺序初始化
struct Student stu1 = {"Alice", 18, 95.5};

// C99支持指定成员初始化（顺序无关）
struct Student stu2 = {
    .age = 20,
    .name = "Bob",
    .score = 88.0
};

 三、结构体成员的访问

---

1.使用点运算符（.）访问成员  

struct Student stu1;
strcpy(stu1.name, "Tom");  // 字符串赋值需用strcpy
stu1.age = 19;
stu1.score = 92.5;

2.使用指针访问成员（箭头运算符 ->） 

struct Student *p = &stu1;
printf("Name: %s\n", p->name);  // 等价于(*p).name

四、结构体的内存对齐

---

1.对齐原则

• 结构体成员的地址必须是其自身大小的整数倍。

• 结构体总大小是最大成员大小的整数倍。

struct Example {
    char a;     // 1字节（偏移0）
    int b;      // 4字节（偏移4，因为1不是4的倍数）
    double c;   // 8字节（偏移8）
};  // 总大小：1 + 3（填充） + 4 + 8 = 16字节

2.手动控制对齐

使用预处理指令：

#pragma pack(1)  // 按1字节对齐（取消对齐）
struct Example {
    // 成员...
};
#pragma pack()   // 恢复默认对齐

五.结构体的嵌套 

---

1.结构体包含其他结构体

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

struct Student {
    char name[20];
    struct Date birthday;  // 嵌套结构体
};

2.自引用结构体（用于链表、树等）

struct Node {
    int data;
    struct Node *next;  // 指向自身类型的指针
};

 六.结构体与函数

---

1.结构体作为函数参数

void printStudent(struct Student stu) {
    printf("Name: %s\n", stu.name);
}
// 注意：传递结构体会产生拷贝，大结构体建议用指针

2.结构体作为返回值 

struct Student createStudent() {
    struct Student s = {"Lucy", 20, 90};
    return s;
}

3. 结构体指针作为参数

void modifyStudent(struct Student *p) {
    p->age += 1;  // 直接修改原结构体
}

七.结构体的不同用法

---

1.匿名的结构体类型 

在声明结构体的时候可以使用不完全声明。匿名的结构体类型，如果没有对结构体类型重命名的话，基本只能使用一次。

struct 
{
    int a;
    char b;
}x;

 2.typedef简化结构体类型名

typedef struct Student {
    // 成员...
} Student;  // 直接使用Student代替struct Student

Student stu3;  // 无需写struct关键字

3.柔性数组成员（C99） 

结构体最后一个成员可以是未知大小的数组 

struct FlexArray {
    int length;
    int data[];  // 柔性数组
};

注意事项

1. 结构体赋值是深拷贝（逐成员复制）。

2. 结构体大小需用sizeof获取，而非手动相加。

3. 结构体中的数组成员（如char name[20]）不能直接赋值，需用strcpy。

4. 避免结构体包含过大的数据（如大数组），以免栈溢出。