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C語言結構體(struct)常見使用方法

今天覆習一下struct,順便挖掘一下以前沒注意的小細節:

基本定義:結構體,通俗講就像是打包封裝,把一些有共同特徵(比如同屬於某一類事物的屬性,往往是某種業務相關屬性的聚合)的變數封裝在內部,通過一定方法訪問修改內部變數。

結構體定義:

第一種:只有結構體定義

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

第二種:附加該結構體型別的“結構體變數”的初始化的結構體定義

//直接帶變數名Huqinwei
struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;

也許初期看不習慣容易困惑,其實這就相當於:

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

第三種:如果該結構體你只用一個變數Huqinwei,而不再需要用

struct stuff yourname;
去定義第二個變數。

那麼,附加變數初始化的結構體定義還可進一步簡化出第三種

struct{
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;
把結構體名稱去掉,這樣更簡潔,不過也不能定義其他同結構體變量了——至少我現在沒掌握這種方法。

結構體變數及其內部成員變數的定義及訪問:


繞口吧?要分清結構體變數和結構體內部成員變數的概念。

就像剛才的第二種提到的,結構體變數的宣告可以用:

struct stuff yourname;
其成員變數的定義可以隨宣告進行:
   struct stuff Huqinwei = {"manager",30,185};

也可以考慮結構體之間的賦值:

        struct stuff faker = Huqinwei;
//或    struct stuff faker2;
//      faker2 = faker;
列印,可見結構體的每一個成員變數一模一樣

如果不使用上邊兩種方法,那麼成員陣列的操作會稍微麻煩(用for迴圈可能好點)

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

結構體成員變數的訪問除了可以藉助符號".",還可以用"->"訪問(下邊會提)。

引用(C++)、指標和陣列:

首先是引用和指標:

int main()
{
        struct stuff Huqinwei;

        struct stuff &ref = Huqinwei;
        ref.age = 100;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("ref.age is %d\n",ref.age);

        struct stuff *ptr = &Huqinwei;
        ptr->age = 200;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("ptr->age is %d\n",Huqinwei.age);
//既然都寫了,把指標引用也加上吧
        struct stuff *&refToPtr = ptr;
        refToPtr->age = 300;
        printf("Huqinwei.age is %d\n",Huqinwei.age);
        printf("refToPtr->age is %d\n",refToPtr->age);


}


更正:之前給引用的初始化語句寫錯了,而且沒註明引用是純C中沒有的東西(在這麼個以C為幌子的部落格中)。

引用是C++特有的一個機制,必須靠編譯器支撐,至於引用轉換到C中本質是什麼,我有個帖子寫過

結構體也不能免俗,必須有陣列:

struct test{
        int a[3];
        int b;
};
//對於陣列和變數同時存在的情況,有如下定義方法:
        struct test student[3] =      {{{66,77,55},0},
                                        {{44,65,33},0},
                                        {{46,99,77},0}};
//特別的,可以簡化成:
        struct test student[3] =       {{66,77,55,0},
                                        {44,65,33,0},
                                        {46,99,77,0}};

變長結構體

可以變長的陣列

#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));
}

執行結果

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

結構體本身長度就是一個int長度(這個int值通常只為了表示後邊的陣列長度),後邊的陣列長度不計算在內,但是該陣列可以直接使用。

(說後邊是個指標吧?指標也佔長度!這個是不佔的!原理很簡單,這個東西完全是陣列後邊的尾巴,malloc開闢的是一片連續空間。其實這不應該算一個機制,感覺應該更像一個技巧吧

20160405補充:

非彈性陣列不能用"char a[]"這種形式定義彈性(flexible)變數,必須明確大小。

彈性陣列在結構體中,下面的形式是唯一允許的:

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

順序顛倒會讓b和a資料重合,會在編譯時不通過。

char b[] = "hell";也不行(C和C++都不行)

少了整型變數a又會讓整個結構體長度為0,compiler不允許編譯通過!不同的是,其實C++形式上是允許空結構體的,本質上是通過機制避免了純空結構體和類物件,自動給空結構體物件分配一個位元組(sizeof()返回1)方便區分物件,避免地址重合!所以呢,C如果有空結構體,定義兩個(或一打,或乾脆一個數組)該結構體的變數(物件),地址是完全一樣的!·!!!!!!!!除錯看程式執行,這些語句其實都被當屁放了,根本沒有執行,沒有實際意義,C壓根不支援空結構體這種東西(或者說我也沒想好什麼場合有用)
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++唯獨不給帶彈性陣列的結構體分配空間(可能怕和變長結構體機制產生某種衝突,比如大小怎麼算):
struct s
{
        char b[] ;
};
struct s
{
//        char b[] ;
};
C++中兩者是不一樣的,空的結構體反而“大”(sizeof()返回1)

20160321補充:這個機制利用了一個非常重要的特性——組和指標的區別!陣列和指標在很多操作上是一樣的,但是本質不一樣。最直觀的,指標可以改指向,陣列不可以,因為陣列佔用的每一個記憶體地址都用來儲存變數或者物件,而指標佔用的記憶體地址儲存的是一個地址,陣列沒有單獨的儲存指向地址的這樣一個結構。陣列的位置是固定的,正如指標變數自身的位置也是固定的,改的是指標的值,是指向的目標地址,而因為陣列不儲存目標地址,所以改不了指向。企圖把地址強制賦值給陣列的話,也只是說把指標賦值給陣列,型別不相容。

結構體巢狀:

結構體巢狀其實沒有太意外的東西,只要遵循一定規律即可:

//對於“一錘子買賣”,只對最終的結構體變數感興趣,其中A、B也可刪,不過最好帶著
struct A{ 
        struct B{
             int c;
        }
        b;
}
a;
//使用如下方式訪問:
a.b.c = 10; 
特別的,可以一邊定義結構體B,一邊就使用上:
struct A{
        struct B{
                int c;
        }b;

        struct B sb;

}a;
使用方法與測試:
        a.b.c = 11;
        printf("%d\n",a.b.c);
        a.sb.c = 22;
        printf("%d\n",a.sb.c);
結果無誤。 

但是如果巢狀的結構體B是在A內部才宣告的,並且沒定義一個對應的物件實體b,這個結構體B的大小還是不算進結構體A中。

結構體與函式:

關於傳參,首先:

void func(int);
func(a.b.c);
把結構體中的int成員變數當做和普通int變數一樣的東西來使用,是不用腦子就想到的一種方法。

另外兩種就是傳遞副本和指標了 :

//struct A定義同上
//設立了兩個函式,分別傳遞struct A結構體和其指標。
void func1(struct A a){
        printf("%d\n",a.b.c);
}
void func2(struct A* a){
        printf("%d\n",a->b.c);
}
main(){
        a.b.c = 112;
        struct A * pa;
        pa = &a;
        func1(a);
        func2(&a);
        func2(pa);
}


佔用記憶體空間:

struct結構體,在結構體定義的時候不能申請記憶體空間,不過如果是結構體變數,宣告的時候就可以分配——兩者關係就像C++的類與物件,物件才分配記憶體(不過嚴格講,作為程式碼段,結構體定義部分“.text”真的就不佔空間了麼?當然,這是另外一個範疇的話題)。

結構體的大小通常(只是通常)是結構體所含變數大小的總和,下面列印輸出上述結構體的size:

        printf("size of struct man:%d\n",sizeof(struct man));
        printf("size:%d\n",sizeof(Huqinwei));
結果毫無懸念,都是28:分別是char陣列20,int變數4,浮點變數4. 

下邊說說不通常:

對於結構體中比較小的成員,可能會被強行對齊,造成空間的空置,這和讀取記憶體的機制有關,為了效率。通常32位機按4位元組對齊,小於的都當4位元組,有連續小於4位元組的,可以不著急對齊,等到湊夠了整,加上下一個元素超出一個對齊位置,才開始調整,比如3+2或者1+4,後者都需要另起(下邊的結構體大小是8bytes),相關例子就多了,不贅述。

struct s
{
char a;
short b;
int c;
}
相應的,64位機按8位元組對齊。不過對齊不是絕對的,用#pragma pack()可以修改對齊,如果改成1,結構體大小就是實實在在的成員變數大小的總和了。

和C++的類不一樣,結構體不可以給結構體內部變數初始化,。

如下,為錯誤示範:

#include<stdio.h>
//直接帶變數名Huqinwei
struct stuff{
//      char job[20] = "Programmer";
//      char job[];
//      int age = 27;
//      float height = 185;
}Huqinwei;

PS:結構體的宣告也要注意位置的,作用域不一樣。

C++的結構體變數的宣告定義和C有略微不同,說白了就是更“面向物件”風格化,要求更低。

那麼熟悉了常用方法,都要注意哪些常犯錯誤呢,見C語言結構體常見錯誤