关于结构体,这是我见过讲的不错的

本文介绍了C语言中的结构体(Struct),一种可以存放不同类型数据的复合数据类型。文章通过实例展示了如何定义结构体、声明结构体变量以及如何访问和操作结构体中的成员。

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前面的教程中我们讲解了数组(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:

 
  1. struct stu{
  2. char *name; //姓名
  3. int num; //学号
  4. int age; //年龄
  5. char group; //所在学习小组
  6. float score; //成绩
  7. };

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:

 
  1. struct stu{
  2. char *name; //姓名
  3. int num; //学号
  4. int age; //年龄
  5. char group; //所在学习小组
  6. float score; //成绩
  7. } 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:

 
  1. struct{ //没有写 stu
  2. char *name; //姓名
  3. int num; //学号
  4. int age; //年龄
  5. char group; //所在学习小组
  6. float score; //成绩
  7. } 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语言内存精讲》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:

 
  1. #include <stdio.h>
  2. int main(){
  3. struct{
  4. char *name; //姓名
  5. int num; //学号
  6. int age; //年龄
  7. char group; //所在小组
  8. float score; //成绩
  9. } stu1;
  10. //给结构体成员赋值
  11. stu1.name = "Tom";
  12. stu1.num = 12;
  13. stu1.age = 18;
  14. stu1.group = 'A';
  15. stu1.score = 136.5;
  16. //读取结构体成员的值
  17. 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);
  18. return 0;
  19. }

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:

 
  1. struct{
  2. char *name; //姓名
  3. int num; //学号
  4. int age; //年龄
  5. char group; //所在小组
  6. float score; //成绩
  7. } 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。

引用[1]:上一节看完手册以后,你或许已经明白怎么配置一个GPIO接口让它实现输入输出的各种功能了。但是如果我问起你:如果要让GPIOA端口的P0和P1配置成推挽输出10MHz模式,你该怎么做,你会做些什么? 绝大多数人做的事情应该还是翻开手册里GPIO_CRL的寄存器定义,然后照着手册编程。GPIO外设的功能比较简单,需要配置的功能不算太多,这么做没什么难度。但有些外设的配置寄存器有许许多多控制位,比如下面这位: 这是串口通信外设的控制寄存器1(对没错,还有个控制寄存器2),里面的14个有效位都通信的各种规则和状态密切相关,通过查手册一位一位地改显然有点不太经济且不甚直观。 标准固件库函数就是为这个而生的。ST官方将常用的对外设的操作和外设的各种状态封装成可读性更高的函数和结构供用户使用。我们就着GPIIO的库函数来看看,这玩意到底有什么魔力。 请从固件库文件夹里找出stm32f10x_gpio.h,stm32f10x_gpio.c和stm32f10x_rcc.h、stm32f10x_rcc.c四个文件,添加到寄存器编程的模板里。 并且在你的main里包含两个.h。打开这gpio的两个文件,里面虽然看着纷繁,但核心思路我们一便通。 固件库版的外设初始化 。 引用[2]:打开stm32f10x_gpio.h,用Ctrl F找到“GPIO_Exported_Functions”,其下便是所有的gpio库函数了。 GPIO_Init函数就是初始化外设使用的函数了。有一个形参类型“GPIO_InitTypeDef”我们没有见过,你可以在上边右键单击后选择“Go to Defnition”查看它的内容: typedef struct { uint16_t GPIO_Pin; /*!< Specifies the GPIO pins to be configured. This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */ GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; /*!< Specifies the speed for the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIOSpeed_TypeDef */ GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; /*!< Specifies the operating mode for the selected pins. This parameter can be a value of @ref GPIOMode_TypeDef */ }GPIO_InitTypeDef; 。 引用[3]:void Button_Config(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* Enable GPIOD clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); /* Configure PD.03, PD.04 as output push-pull */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 ; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);} 。 问题:stm32f10x_gpio.h文件中有什么内容? 回答: 在stm32f10x_gpio.h文件中,我们可以找到"GPIO_Exported_Functions",其下是所有的GPIO库函数。其中,GPIO_Init函数是用于初始化外设的函数。在该文件中还定义了一个名为GPIO_InitTypeDef的结构体,该结构体包含了GPIO_Pin、GPIO_Speed和GPIO_Mode等参数,用于配置GPIO引脚的功能和模式。[2]
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