C语言基础之结构体

文章目录

  • 一、结构体
    • 1、结构体概述
    • 2、结构体类型的定义方式
      • （1）先定义结构体类型，再定义结构体变量
      • （2）结构体类型、变量同时定义
      • （3）一次性结构体
    • 3、结构体成员的初始化
      • (1)结构体初始化
      • (2)清空结构体
      • (3)键盘给结构体赋值
    • 4、结构体成员操作
    • 5、相同类型的结构体操作
    • 6、结构体嵌套
    • 7、结构体数组
    • 8、结构体指针变量
    • 9、结构体数组元素的指针
    • 10、结构体的指针指向堆区空间
    • 11、结构体深层拷贝
    • 12、结构体与结构体成员都在堆区
    • 13、结构体对齐
      • (1)结构体自动类型对齐
      • (2)结构体嵌套结构体 自动对齐规则
      • (3)结构体强制对齐
    • 14、位域
  • 二、共用体
  • 三、枚举enum

一、结构体

1、结构体概述

将多种数据结构封装在一起 形成新的结构叫结构体

每种数据结构 都有自己独立的空间

结构体的关键字 struct

2、结构体类型的定义方式

（1）先定义结构体类型，再定义结构体变量

struct str
{int num;//结构体成员char name;
};
struct str array;//定义结构体变量

（2）结构体类型、变量同时定义

struct str
{int num;//结构体成员char name;
}array;//定义结构体变量
struct str data;//定义结构体新变量

（3）一次性结构体

struct 
{int num;   
}asd;//定义变量

3、结构体成员的初始化

(1)结构体初始化

#include <stdio.h>struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu array = {100,"hello",{200,300}};printf("%d %s %d\n",array.num, array.str, array.data[1]);return 0;
}

(2)清空结构体

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu array;memset(&array,0,sizeof(array));printf("%d\n",sizeof(array));//260 = 1*4+128+32*4return 0;
}

(3)键盘给结构体赋值

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu array;memset(&array,0,sizeof(array));scanf("%d %s",&array.num, array.str);//键盘获取内容printf("%d  %s\n",array.num, array.str);return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct date
{int num;char str[128];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct date arr[3];memset(arr,0,sizeof(arr));int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//获取键盘数组printf("请输入%d个学生信息num str\n",n);int i = 0;for ( i = 0; i < n; i++){scanf("%d %s",&arr[i].num,arr[i].str);}for ( i = 0; i < n; i++){printf("%d %s\n",arr[i].num,arr[i].str);}   
}

4、结构体成员操作

int类型

zxc.num +=100;

char类型

strcpy(zxc.str,"name");

5、相同类型的结构体操作

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu array = {100,"hello",200};struct stu array2;#if 1//方式一；成员逐个赋值array2.num = array.num;*array2.data = *array.data;strcpy(array2.str,array.str);#elif 0//方式二；相同类型的结构体变量，可以直接赋值array2 = array;#else//方式三memcpy(&array2,&array,sizeof(array));#endifprintf("%d %s %d\n",array2.num,array2.str, *array2.data);return 0;
}

6、结构体嵌套

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
struct date
{int year;int month;int day;struct stu ob;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct date lucy = {2023,07,28,{666,"xixi",999}};printf("year=%d month=%d day=%d\n",lucy.year,lucy.month,lucy.day);printf("str = %s data = %d\n",lucy.ob.str,*lucy.ob.data);return 0;
}

结果：

year=2023 month=7 day=28
str = xixi data = 999

7、结构体数组

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char name[128];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct date2 arr[3] = {{100,"qwe"},{232,"asdas"},{7897,"ksjs"}};int n = 0;n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);int i = 0;for ( i = 0; i < n; i++){printf("%d  %s\n",arr[i].num,arr[i].name);} return 0;
}

8、结构体指针变量

结构体指针变量 本质是指针变量 保存的是结构体变量的地址

p->num 根据地址获取num

(*p).num

左边是 地址 使用 ->

左边是 变量 使用 .

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char str[128];int data[32];
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu ob = {100,"xixi",200};struct stu *p = &ob;printf("%d %s %d\n",p->num,p->str,*(*p).data);return 0;
}

9、结构体数组元素的指针

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct data
{int num;char str[128];
};
void input_stu_data(struct data *arr,int n)
{printf("请输入%d个学生信息num arr\n",n);int i = 0;for ( i = 0; i < n; i++){printf("请输入第%d个学生信息：",i+1);scanf("%d %s",&(arr+i)->num,arr[i].str);}   return;
}
void sort_arr_array(struct data *arr ,int n)
{int i = 0;for ( i = 0; i < n-1; i++){int min = i;int j = min +1;for ( ; j < n; j++){if(arr[min].num>arr[j].num)min = j;}if(i != min){struct data tmp = arr[min];arr[min] = arr[i];arr[i] = tmp;}}return;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{struct data arr[5];memset(arr,0,sizeof(arr));int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//键盘输入input_stu_data(arr,n);//对结构体数组排序sort_arr_array(arr , n);int i = 0;for ( i = 0; i < n; i++){printf("%d %s\n",arr[i].num,arr[i].str);}return 0;
}

10、结构体的指针指向堆区空间

当结构体有指针成员时须为其申请指针空间

#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct stu
{int num;char *name;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu lucy;lucy.num = 100;lucy.name = (char *)calloc(1,128);//申请空间strcpy(lucy.name, "hellow world");printf("%d %s\n",lucy.num,lucy.name);printf("%c\n",lucy.name[1]);lucy.name[1] = 'D';printf("%d %s\n",lucy.num,lucy.name);//释放lucy.name指向的堆区空间if(lucy.name != NULL){free(lucy.name);lucy.name = NULL;}return 0;
}

11、结构体深层拷贝

如果结构体中含有指针成员，尽量使用深拷贝

（如果使用浅拷贝，拷贝完成后需要对lucy、ob申请的空间进行释放，由于指向同一空间，就造成空间重复释放，所以使用深拷贝，为ob重新申请一个空间，使用完成后进行释放）

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
struct stu
{int num;char *name;
};int main(int argc, char const *argv[])
{struct stu lucy;struct stu ob;lucy.num = 100;lucy.name = (char *)calloc(1,128);//申请空间ob.name = (char *)calloc(1,128);ob.num = lucy.num;strcpy(ob.name,lucy.name);strcpy(lucy.name, "hellow world");printf("%d %s\n",lucy.num,lucy.name);printf("%c\n",lucy.name[1]);lucy.name[1] = 'D';printf("%d %s\n",lucy.num,lucy.name);//释放lucy.name指向的堆区空间if(lucy.name != NULL){free(lucy.name);lucy.name = NULL;}if(ob.name != NULL){free(ob.name);ob.name = NULL;}return 0;
}

如果结构体中没有指针成员 赋值 不会出现浅拷贝。

如果结构体中有指针成员 赋值 容易造成浅拷贝

12、结构体与结构体成员都在堆区

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
struct stu
{int num;char *name;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{//结构体本身在堆区struct stu *p = NULL;p = (struct stu *)calloc(1,sizeof(struct stu));//为结构体指针成员申请空间p->name = (char *)calloc(1,128);//(*p).name = (char *)calloc(1,128);p->num = 100;strcpy(p->name,"hello world");printf("%d %s\n",p->num,p->name);//先释放成员空间if(p->name != NULL){free(p->name);p->name = NULL;}//在释放结构体空间if(p != NULL){free(p);p = NULL;}
}

13、结构体对齐

(1)结构体自动类型对齐

①确定分配单位（一行分配多少字节）

​ 结构体中最大的基本类型长度决定

②确定成员偏移量

​ 成员偏移量 = 成员本身类型的整数倍

③收尾工作

​ 结构体的总大小 = 分配单位整数倍

#include <stdio.h>
struct array
{char str;int num;char name;
};int main(int argc, char const *argv[])
{struct array A;printf("%d\n",sizeof(A));printf("%p\n",&A.str);printf("%p\n",&A.num);printf("%p\n",&A.name);return 0;
}

结果：

12
000000000061FDE4
000000000061FDE8
000000000061FDEC

案例1：画出以下结构体的对齐

struct Data
{char a;short b;int c;char d;short e;
};

在这里插入图片描述

(2)结构体嵌套结构体 自动对齐规则

①确定分配单位（一行分配多少字节）

​ 所有结构体中最大的基本类型长度决定

②确定成员的偏移量

​ 普通成员偏移量 = 成员自身类型的整数倍

​ 结构体成员的偏移量 = 结构体中最大的基本类型整数倍

③收尾工作

​ 结构体成员大小 = 该结构体中最大的基本类型整数倍

​ 结构体的总大小 = 分配单位整倍数

#include <stdio.h>
struct data1
{  char str;char str2;int num;
};
struct data2
{ char str1;struct data1 bob;short num1;
};int main(int argc, char const *argv[])
{struct data2 bob2;printf("%d\n",sizeof(bob2));//结构体自动对齐printf("%p\n",&bob2.str1);printf("%p\n",&bob2.bob.str);printf("%p\n",&bob2.bob.str2);printf("%p\n",&bob2.bob.num);printf("%p\n",&bob2.num1); return 0;
}

结果：

16
000000000061FDE0
000000000061FDE4
000000000061FDE5
000000000061FDE8
000000000061FDEC

(3)结构体强制对齐

​ #prangma pack(value)是指定对齐值

​ valu值为1，2，4，8，16

①确定分配单位（一行分配多少字节）

​ 分配单位 = min（结构体中最大的基本类型，value）

②确定成员的偏移量

​ 成员偏移量 = 成员自身类型的整数倍

③收尾工作

​ 结构体的总大小 = 分配单位整倍数

#include <stdio.h>
#pragma pack(2)
struct array
{char str;int num;char name;
};int main(int argc, char const *argv[])
{struct array A;printf("%d\n",sizeof(A));printf("%p\n",&A.str);printf("%p\n",&A.num);printf("%p\n",&A.name);return 0;
}

结果：

8
000000000061FDE8
000000000061FDEA
000000000061FDEE

14、位域

在结构体中，以位为单位的成员，称之为位段（位域）

struct A
{unsigned int a:2;unsigned int b:6;unsigned int c:4;unsigned int d:3;unsigned int e;
}data;

​ a为无符号整型，大小只占2位二进制位

​ 位域可以是unsigned int ，unsigned char

​ 没有非位域隔开的位域 叫相邻位域（a，c）

​ 相邻位域可以压缩

​ 位段的大小不能超过存储单元的大小

​ 不要对位域取地址。

如：a=9 == 1001 ，但a的存储单元只有两位所以只能存储01

​ b=9 == 1001，b的存储单元有6位可以存储1001

#include <stdio.h>struct A
{unsigned int a:2;unsigned int b:6;unsigned int c:4;unsigned char :8;unsigned int d:3;unsigned int e;
}data;
int main(int argc, char const *argv[])
{printf("sizeof(struct A)=%lu\n",sizeof(struct A));return 0;
}

无意义位段

#include <stdio.h>
struct A
{unsigned char a : 2;unsigned char :2;  //两位无意义位段unsigned char b : 2;unsigned char c : 2;//int num;
};int main(int argc, char const *argv[])
{printf("sizeof(struct A)=%lu\n",sizeof(struct A));
}

在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
struct B
{unsigned char addr : 2;unsigned char : 1;unsigned char opt :2;unsigned char : 1;unsigned char data : 2;
};
int main(int argc, char const *argv[])
{struct B reg;reg.addr = 2;reg.opt = 1;reg.data = 1;
}

二、共用体

共用体：所有成员共享同一块空间

结构体：所有成员拥有独立空间

union C
{int a;short b;char c;
};

成员a b c共享同一块空间。空间大小 由最大的成员空间决定，即c

union C ob;
ob.a = 10;//空间内容为10
ob.b = 20;//空间内容为20
ob.c = 30;//空间内容为30
ob.a + ob.b + ob.c = 90;

三、枚举enum

枚举：将枚举变量要赋的值一一列举出来

#include <stdio.h>
#include <string.h>enum ha{data1,data2,data3=14,data4};
int main(int argc, char const *argv[])
{enum ha num = data2;printf("%d\n",num);
}

枚举默认从0开始依次递增即，data1 = 0 ; data2 = 1 ; data3 = 14 ; data4 = 15 ;

四、如有错误欢迎指正
如要转发请告知

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