C语言进阶-struct和typedef struct理解

注：本文从http://www.cnblogs.com/qyaizs/articles/2039101.html学习所总结的内容

1.在C和C++中，用法不一样

    如：在C中定义一个结构体类型需要使用typedef:

　　1.　typedef struct Student
　　　　{
　　　　int a;
　　　　}Stu;

则声明变量时:Stu stu1;(如果没有typedef就必须用struct Student stu1;来声明)，

这里的Stu实际上就是struct Student的别名。Stu==struct Student。

另外这里也可以不写Student（于是也不能struct Student stu1;了，必须是Stu stu1;）

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转自https://blog.youkuaiyun.com/zhanghow/article/details/53463825

数组（Array），它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（Struct）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，它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为结构体的成员（Member）。请看下面的一个例子：
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
};
stu 为结构体名，它包含了 5 个成员，分别是 name、num、age、group、score。结构体成员的定义方式与变量和数组的定义方式相同，只是不能初始化。
 注意大括号后面的分号;不能少，这是一条完整的语句。
结构体也是一种数据类型，它由程序员自己定义，可以包含多个其他类型的数据。

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。
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。

stu 就像一个“模板”，定义出来的变量都具有相同的性质。也可以将结构体比作“图纸”，将结构体变量比作“零件”，根据同一张图纸生产出来的零件的特性都是一样的。

你也可以在定义结构体的同时定义结构体变量：
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;
将变量放在结构体定义的最后即可。

如果只需要 stu1、stu2 两个变量，后面不需要再使用结构体名定义其他变量，那么在定义时也可以不给出结构体名，如下所示：
struct{ //没有写 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;
这样做书写简单，但是因为没有结构体名，后面就没法用该结构体定义新的变量。

理论上讲结构体的各个成员在内存中是连续存储的，和数组非常类似，例如上面的结构体变量 stu1、stu2 的内存分布如下图所示，共占用 4+4+4+1+4 = 17 个字节。

但是在编译器的具体实现中，各个成员之间可能会存在缝隙，对于 stu1、stu2，成员变量 group 和 score 之间就存在 3 个字节的空白填充（见下图）。这样算来，stu1、stu2 其实占用了 17 + 3 = 20 个字节。

关于成员变量之间存在“裂缝”的原因，我们将在《C语言和内存》专题中的《C语言内存对齐，提高寻址效率》一节中详细讲解。
成员的获取和赋值

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。获取结构体成员的一般格式为：
结构体变量名.成员名;

通过这种方式可以获取成员的值，也可以给成员赋值：
#include <stdio.h>
int main(){
struct{
char *name; //姓名
int num; //学号
int age; //年龄
char group; //所在小组
float score; //成绩
} stu1;
//给结构体成员赋值
stu1.name = "Tom";
stu1.num = 12;
stu1.age = 18;
stu1.group = 'A';
stu1.score = 136.5;
//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);
return 0;
}
运行结果：
Tom的学号是12，年龄是18，在A组，今年的成绩是136.5！

除了可以对成员进行逐一赋值，也可以在定义时整体赋值，例如：
struct{
char *name; //姓名
int num; //学号
int age; //年龄
char group; //所在小组
float score; //成绩
} stu1, stu2 = { "Tom", 12, 18, 'A', 136.5 };
不过整体赋值仅限于定义结构体变量的时候，在使用过程中只能对成员逐一赋值，这和数组的赋值非常类似。

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
 

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转自http://www.runoob.com/cprogramming/c-structures.html

C 结构体

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，结构是 C 编程中另一种用户自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项。

结构用于表示一条记录，假设您想要跟踪图书馆中书本的动态，您可能需要跟踪每本书的下列属性：

• Title
• Author
• Subject
• Book ID

定义结构

为了定义结构，您必须使用 struct 语句。struct 语句定义了一个包含多个成员的新的数据类型，struct 语句的格式如下：

struct tag { member-list member-list member-list ... } variable-list ;

tag 是结构体标签。

member-list 是标准的变量定义，比如 int i; 或者 float f，或者其他有效的变量定义。

variable-list 结构变量，定义在结构的末尾，最后一个分号之前，您可以指定一个或多个结构变量。下面是声明 Book 结构的方式：

struct Books { char title[50]; char author[50]; char subject[100]; int book_id; } book;

在一般情况下，tag、member-list、variable-list 这 3 部分至少要出现 2 个。以下为实例：

//此声明声明了拥有3个成员的结构体，分别为整型的a，字符型的b和双精度的c //同时又声明了结构体变量s1 //这个结构体并没有标明其标签 struct { int a; char b; double c; } s1; //此声明声明了拥有3个成员的结构体，分别为整型的a，字符型的b和双精度的c //结构体的标签被命名为SIMPLE,没有声明变量 struct SIMPLE { int a; char b; double c; }; //用SIMPLE标签的结构体，另外声明了变量t1、t2、t3 struct SIMPLE t1, t2[20], *t3; //也可以用typedef创建新类型 typedef struct { int a; char b; double c; } Simple2; //现在可以用Simple2作为类型声明新的结构体变量 Simple2 u1, u2[20], *u3;

在上面的声明中，第一个和第二声明被编译器当作两个完全不同的类型，即使他们的成员列表是一样的，如果令 t3=&s1，则是非法的。

结构体的成员可以包含其他结构体，也可以包含指向自己结构体类型的指针，而通常这种指针的应用是为了实现一些更高级的数据结构如链表和树等。

//此结构体的声明包含了其他的结构体 struct COMPLEX { char string[100]; struct SIMPLE a; }; //此结构体的声明包含了指向自己类型的指针 struct NODE { char string[100]; struct NODE *next_node; };

如果两个结构体互相包含，则需要对其中一个结构体进行不完整声明，如下所示：

struct B; //对结构体B进行不完整声明 //结构体A中包含指向结构体B的指针 struct A { struct B *partner; //other members; }; //结构体B中包含指向结构体A的指针，在A声明完后，B也随之进行声明 struct B { struct A *partner; //other members; };

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结构体变量的初始化

和其它类型变量一样，对结构体变量可以在定义时指定初始值。

实例

#include <stdio.h> struct Books { char title[50]; char author[50]; char subject[100]; int book_id; } book = {"C 语言", "RUNOOB", "编程语言", 123456}; int main() { printf("title : %s\nauthor: %s\nsubject: %s\nbook_id: %d\n", book.title, book.author, book.subject, book.book_id); }

执行输出结果为：

title : C 语言
author: RUNOOB
subject: 编程语言
book_id: 123456

访问结构成员

为了访问结构的成员，我们使用成员访问运算符（.）。成员访问运算符是结构变量名称和我们要访问的结构成员之间的一个句号。您可以使用 struct 关键字来定义结构类型的变量。下面的实例演示了结构的用法：

实例

#include <stdio.h> #include <string.h> struct Books { char title[50]; char author[50]; char subject[100]; int book_id; }; int main( ) { struct Books Book1; /* 声明 Book1，类型为 Books */ struct Books Book2; /* 声明 Book2，类型为 Books */ /* Book1 详述 */ strcpy( Book1.title, "C Programming"); strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial"); Book1.book_id = 6495407; /* Book2 详述 */ strcpy( Book2.title, "Telecom Billing"); strcpy( Book2.author, "Zara Ali"); strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial"); Book2.book_id = 6495700; /* 输出 Book1 信息 */ printf( "Book 1 title : %s\n", Book1.title); printf( "Book 1 author : %s\n", Book1.author); printf( "Book 1 subject : %s\n", Book1.subject); printf( "Book 1 book_id : %d\n", Book1.book_id); /* 输出 Book2 信息 */ printf( "Book 2 title : %s\n", Book2.title); printf( "Book 2 author : %s\n", Book2.author); printf( "Book 2 subject : %s\n", Book2.subject); printf( "Book 2 book_id : %d\n", Book2.book_id); return 0; }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

结构作为函数参数

您可以把结构作为函数参数，传参方式与其他类型的变量或指针类似。您可以使用上面实例中的方式来访问结构变量：

实例

#include <stdio.h> #include <string.h> struct Books { char title[50]; char author[50]; char subject[100]; int book_id; }; /* 函数声明 */ void printBook( struct Books book ); int main( ) { struct Books Book1; /* 声明 Book1，类型为 Books */ struct Books Book2; /* 声明 Book2，类型为 Books */ /* Book1 详述 */ strcpy( Book1.title, "C Programming"); strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial"); Book1.book_id = 6495407; /* Book2 详述 */ strcpy( Book2.title, "Telecom Billing"); strcpy( Book2.author, "Zara Ali"); strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial"); Book2.book_id = 6495700; /* 输出 Book1 信息 */ printBook( Book1 ); /* 输出 Book2 信息 */ printBook( Book2 ); return 0; } void printBook( struct Books book ) { printf( "Book title : %s\n", book.title); printf( "Book author : %s\n", book.author); printf( "Book subject : %s\n", book.subject); printf( "Book book_id : %d\n", book.book_id); }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Book title : C Programming
Book author : Nuha Ali
Book subject : C Programming Tutorial
Book book_id : 6495407
Book title : Telecom Billing
Book author : Zara Ali
Book subject : Telecom Billing Tutorial
Book book_id : 6495700

指向结构的指针

您可以定义指向结构的指针，方式与定义指向其他类型变量的指针相似，如下所示：

struct Books *struct_pointer;

现在，您可以在上述定义的指针变量中存储结构变量的地址。为了查找结构变量的地址，请把 & 运算符放在结构名称的前面，如下所示：

struct_pointer = &Book1;

为了使用指向该结构的指针访问结构的成员，您必须使用 -> 运算符，如下所示：

struct_pointer->title;

让我们使用结构指针来重写上面的实例，这将有助于您理解结构指针的概念：

实例

#include <stdio.h> #include <string.h> struct Books { char title[50]; char author[50]; char subject[100]; int book_id; }; /* 函数声明 */ void printBook( struct Books *book ); int main( ) { struct Books Book1; /* 声明 Book1，类型为 Books */ struct Books Book2; /* 声明 Book2，类型为 Books */ /* Book1 详述 */ strcpy( Book1.title, "C Programming"); strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial"); Book1.book_id = 6495407; /* Book2 详述 */ strcpy( Book2.title, "Telecom Billing"); strcpy( Book2.author, "Zara Ali"); strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial"); Book2.book_id = 6495700; /* 通过传 Book1 的地址来输出 Book1 信息 */ printBook( &Book1 ); /* 通过传 Book2 的地址来输出 Book2 信息 */ printBook( &Book2 ); return 0; } void printBook( struct Books *book ) { printf( "Book title : %s\n", book->title); printf( "Book author : %s\n", book->author); printf( "Book subject : %s\n", book->subject); printf( "Book book_id : %d\n", book->book_id); }

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Book title : C Programming
Book author : Nuha Ali
Book subject : C Programming Tutorial
Book book_id : 6495407
Book title : Telecom Billing
Book author : Zara Ali
Book subject : Telecom Billing Tutorial
Book book_id : 6495700

位域

有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用 1 位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C 语言又提供了一种数据结构，称为"位域"或"位段"。

所谓"位域"是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

典型的实例：

• 用 1 位二进位存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态。
• 读取外部文件格式——可以读取非标准的文件格式。例如：9 位的整数。

位域的定义和位域变量的说明

位域定义与结构定义相仿，其形式为：

struct 位域结构名 
{

 位域列表

};

其中位域列表的形式为：

类型说明符 位域名: 位域长度 

例如：

struct bs{ int a:8; int b:2; int c:6; }data;

说明 data 为 bs 变量，共占两个字节。其中位域 a 占 8 位，位域 b 占 2 位，位域 c 占 6 位。

让我们再来看一个实例：

struct packed_struct { unsigned int f1:1; unsigned int f2:1; unsigned int f3:1; unsigned int f4:1; unsigned int type:4; unsigned int my_int:9; } pack;

在这里，packed_struct 包含了 6 个成员：四个 1 位的标识符 f1..f4、一个 4 位的 type 和一个 9 位的 my_int。

对于位域的定义尚有以下几点说明：

• 一个位域必须存储在同一个字节中，不能跨两个字节。如一个字节所剩空间不够存放另一位域时，应从下一单元起存放该位域。也可以有意使某位域从下一单元开始。例如：

  struct bs{ unsigned a:4; unsigned :4; /* 空域 */ unsigned b:4; /* 从下一单元开始存放 */ unsigned c:4 }

  在这个位域定义中，a 占第一字节的 4 位，后 4 位填 0 表示不使用，b 从第二字节开始，占用 4 位，c 占用 4 位。

• 由于位域不允许跨两个字节，因此位域的长度不能大于一个字节的长度，也就是说不能超过8位二进位。如果最大长度大于计算机的整数字长，一些编译器可能会允许域的内存重叠，另外一些编译器可能会把大于一个域的部分存储在下一个字中。

• 位域可以是无名位域，这时它只用来作填充或调整位置。无名的位域是不能使用的。例如：

  struct k{ int a:1; int :2; /* 该 2 位不能使用 */ int b:3; int c:2; };

从以上分析可以看出，位域在本质上就是一种结构类型，不过其成员是按二进位分配的。

位域的使用

位域的使用和结构成员的使用相同，其一般形式为：

位域变量名.位域名
位域变量名->位域名

位域允许用各种格式输出。

请看下面的实例：

实例

main(){ struct bs{ unsigned a:1; unsigned b:3; unsigned c:4; } bit,*pbit; bit.a=1; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ bit.b=7; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ bit.c=15; /* 给位域赋值（应注意赋值不能超过该位域的允许范围） */ printf("%d,%d,%d\n",bit.a,bit.b,bit.c); /* 以整型量格式输出三个域的内容 */ pbit=&bit; /* 把位域变量 bit 的地址送给指针变量 pbit */ pbit->a=0; /* 用指针方式给位域 a 重新赋值，赋为 0 */ pbit->b&=3; /* 使用了复合的位运算符 "&="，相当于：pbit->b=pbit->b&3，位域 b 中原有值为 7，与 3 作按位与运算的结果为 3（111&011=011，十进制值为 3） */ pbit->c|=1; /* 使用了复合位运算符"|="，相当于：pbit->c=pbit->c|1，其结果为 15 */ printf("%d,%d,%d\n",pbit->a,pbit->b,pbit->c); /* 用指针方式输出了这三个域的值 */ }

上例程序中定义了位域结构 bs，三个位域为 a、b、c。说明了 bs 类型的变量 bit 和指向 bs 类型的指针变量 pbit。这表示位域也是可以使用指针的。