关于C语言的结构体知识

1.关于c语言的结构体:

首先我们为什么要用到结构体，我们都已经学了很多int char …等类型还学到了同类型元素构成的数组，以及取上述类型的指针，在一些小应用可以灵活使用，然而，在我们实际应用中，每一种变量进行一次声明，再结合起来显然是不太实际的，类如一位学生的信息管理，他可能有，姓名（char），学号（int）成绩（float）等多种数据。如果把这些数据分别单独定义，就会特别松散、复杂，难以规划，因此我们需要把一些相关的变量组合起来，以一个整体形式对对象进行描述，这就是结构体的好处。

2、首先我们要了解一些小知识

2.1**只有结构体变量才分配地址，而结构体的定义是不分配空间的。**

2.2结构体中各成员的定义和之前的变量定义一样，但在定义时也不分配空间。

2.3结构体变量的声明需要在主函数之上或者主函数中声明，如果在主函数之下则会报错

2.4c语言中的结构体不能直接进行强制转换，只有结构体指针才能进行强制转换

2.5相同类型的成员是可以定义在同一类型下的

列如

struct Student

{ 

int number,age；//int型学号和年龄

char name[20],sex;//char类型姓名和性别

float score;

}；

最后的分号不要忘了 有的编译器会自动加上，因此有的同学就会不注意。

3、关于结构体变量的定义和引用

在编译时，结构体的定义并不分配存储空间，对结构体变量才按其数据结构分配相应的存储空间

 struct Book

 { 

 char title[20];//一个字符串表

示的titile 题目

char author[20];//一个字符串表示的author作者

 float value;//价格表示 

 };//这里只是声明 结构体的定义 

struct Book book1,book2;//结构体变量的定义 分配空间

book1.value;//引用结构体变量

定义结构体变量以后，系统就会为其分配内存单元，比如book1和book2在内存中占44个字节（20+20+4）具体的长度你可以在你的编译器中使用sizeof关键字分别求出来。

列如

当然，要注意一点：用sizeof关键字求结构体长度时，返回的最大基本类型所占字节的整数倍 比方说我们上面求得的为44 为 float(4个字节)的整数倍，

但是我们把title修改为title[22]; 这时正常长度为46 ，但是你会发现实际求得的为48，(4的整数倍)

这就涉及到结构体的存储：

1结构体整体空间是占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整数倍。

2.结构体的每个成员相对结构体首地址的偏移量(offset)都是最大基本类型成员字节大小的整数倍，如果不是编译器会自动补齐，

关于这个我们简单介绍下：

1.偏移量----偏移量指的是结构体变量中成员的地址和结构体变量首地址的差。即偏移字节数，结构体大小等于最后一个成员的偏移量加上他的大小，第一个成员的偏移量为0，

struct S1

{

    char a;

    int b;

    double c;

};

这里char a 偏移量为1 之后为int b 因为偏移量1不为int(4)的整数倍，所以会自动补齐，而在 double c 时，偏移量为8 是double(8)的整数倍，所以不用自动补齐 最后求得结构体得大小为 16

具体看下图：

通过上面的代码同学们应该会有一个简单的认知

4、结构体变量的初始化

结构体的初始化有很多需要注意的地方，这里我们说明下

首先是几种初始化的方法

ps：在对结构体变量初始化时，要对结构体成员一一赋值，不能跳过前面成员变量，而直接给后面成员赋初值，但是可以只赋值前面几个，对与后面未赋值的变量，如果是数值型，则会自动赋值为0,对于字符型，会自动赋初值为NULL，即‘’

4.1定义时直接赋值

struct Student

{ 

char name[20];

char sex;

int number;

}stu1={"zhaozixuan",'M',12345};

//或者

struct Student

{ 

char name[20];

char sex;

int number;

}；

struct Student stu1={"zhaozixuan",'M',12345};

注意字符为‘ ’ 字符串为""

4.2定义结构体之后逐个赋值

stu1.name="王伟"；

stu1.sex='M';

stu1.number=12305;

//也可用strcpy函数进行赋值

strcpy(stu1.name,"王伟");

4.3定义之后任意赋值

 struct Student stu1={

  .name="Wang",

  .number=12345,

  .sex='W', 

 };//可以对任意变量赋值

这样写的好处时不用按照顺序来进行初始化，而且可以对你想要赋值的变量直接进行赋值，而不想赋值的变量可以不用赋值

需要注意的是如果在定义结构体变量的时候没有初始化，那么后面就不能全部一起初始化了；

等下结构体数组初始化时我们还会有一个讲解

这里我们顺带提一下typedef说明结构体类型

这里的BOOK就相当于struct book的一个别名一样，用它来定义结构体变量非常简便

主要也是考二级要用到，所以我们简单介绍下

5、结构体变量的引用（输出和输入）

5.1结构体变量的赋值用scanf赋值和printf输出时跟其他变量操作一样

但是有几点需要注意

(1) .是运算符，在所有运算符优先级中最高

(2)如果结构体的成员本身是一个结构体，则需要继续用.运算符，直到最低一级的成员。

struct Student

{char name[20];

char sex;

int number;

struct Date

{

int year;

 int month;

 int day;

}birthday;

}stu1;

printf("%d",stu1.birthday);//这样子是错误的，因为birthday也是一个结构体变量

scanf("%d",&stu1.birthday.month);//正确

(3)可以引用接头体变量成员的地址，也可以引用结构体变量的地址：

printf("%o", student);(输出student的首地址)(%o 按八进制输出)

6、结构体数组及其初始化(重点)

这里我们简单说下，具有相同类型的结构体变量组成数组就是结构体数组

结构体数组与结构体变量区别只是将结构体变量替换为数组

struct Student

{ 

char name[20];

char sex;

int number;

}stu1[5]={

{"zhaozixuan",'M',12345},

{"houxiaohong",'M',12306},

{"qxiaoxin",'W',12546},

{"wangwei",'M',14679},

{"yulongjiao",'W',17857}

};

stu1[3].name[3]//表示stu1的第三个结构变量中姓名的第五个字符

//若初始化时已经是结构体数组全部元素[]中的数可以不写如stu1[]=

注意结构体数组要在定义时就直接初始化，如果先定义再赋初值是错误的

比如：

struct Student stu1；

stu1[3]={

  {"zhaozixuan",'M',12345},

  {"houxiaohong",'M',12306},

  {"qxiaoxin",'W',12546}

  };

这样子是错误的，

这里我在写的时候遇到一些问题，还是结构体数组初始化的问题，折腾了下解决了，给大家分享下

对于数组初始化时

比如

char str[20];

str="I love you";/* 这样会修改数组的地址，但是数组的地址分配之后是不允许改变的 */

在第一条语句中 str就已经被定义成数组而在C99标准中不允许将字符串(实际上是一个指针变量) 赋值给数组，所以如果我们直接赋值是错误的

那么怎么弄呢

这里提供3种方法

1.定义数组时直接定义

char str[20]=“I love you”;

2.用strcpy或者memset函数进行复制

char str[20];

strcpy(str,“I love you”);

再用到memset函数时，出现了一些问题

对于memcset函数简单介绍下

memset

void *memset(void *s,int c,size_t n)

作用：将已开辟内存空间s的首n个字节的值设为值c。

char str[20];

memset(str,'a',20);

如果是字符类型数组的话，memset可以随便用，但是对于其他类型的数组，一般只用来清0或者填-1，如果是填充其他数据就会出错

int str[10];

memset(str,1,sizeof(str));//这样是错误的

这里我们说下这个错误，

首先我们要知道memset在进行赋值时，是按字节为单位来进行赋值的，每次填充的数据长度为一个字节，而对于其他类型的变量，比如int，占4个字节 所以sizeof(str)=40；而用memset赋值时，将会对指向str地址的前40个字节进行赋值0x01（00000001） 的操作，把0x00000000赋值4次0x01操作变为0x01010101（00000001000000010000000100000001）

相当于给“前10个int”进行了赋值0x01010101的操作 对应十进制的16843009

所以会出很大的错误

这里请务必要注意，但是如果是清零一个数组用memset还是很方便的

简单使用的话同学们用strcmp函数就行

3用指针（注意内存分配）

char *str；

str=“I love you”;

这两句话的本质是，在内存中开辟一段内存空间，把"I love you"放进这段内存空间，然后把这段内存空间的地址交给str，由于str是变量，所以给它赋值是合法的。

请注意，在我们进行数组初始化的时候如果定义的数组过长，而我们只初始化了一部分数据，对于未初始化的数据如果是数值型，则会自动赋值为0,对于字符型，会自动赋初值为NULL，即‘’ 即不足的元素补以默认值

这里我们在4小节中也提到了

比如

int str[10]={1};//这里只是把str的第一个元素赋值为1，其他元素默认为0

7、结构体与指针

我们知道，指针指向的是变量所占内存的首地址，在结构体中，指针指向的是结构体变量的起始地址，当然也可指向结构体变量的元素

这里我们分为三部分

7.1指向结构体变量的指针

定义形式一般为

struct 结构体名* 指针名；

比如：struct Student* p；

struct Student

{

char cName[20];

 int number;

 char csex;  

}student1;

struct Student*p;

p=&student1;

//若为结构体数组则

struct Student stu1[5];

struct Student*p;

p=stu1;//因为stu1为结构体数组而p=stu1直接是指向stu1的首地址，就不用再加&符

用结构体指针变量访问结构体变量成员有以下两种方式：

(*p).cName //这里的括号不能少，在5.1中有提到

p->cName

简单来说以下三种形式是等价的

p->cName

(*p).cName 

student1.cName

p->cName //可以进行正常的运算

p->number++; 是将结构体变量中number的值进行运算，然后再加一，

这里要注意下，等下在7.2中会有比较

7.2指向结构体数组的指针

7.1中我们已经提到结构体数组指针的命名，这里我们仅对一些知识点做下介绍

这里我们接着来说结构体数组指针

在我们想要用指针访问结构体数组的第n个数据时可以用

struct Student stu1[5];

struct Student*p;

p=stu[n];

(++p).number//是指向了结构体数组下一个元素的地址

7.3结构体成员是指针类型变量

比如

struct Student

{

 char* Name;//这样防止名字长短不一造成空间的浪费

 int number;

 char csex;  

}student1;

在使用时可以很好地防止内存被浪费，但是注意在引用时一定要给指针变量分配地址，如果你不分配地址，结果可能是对的，但是Name会被分配到任意的一的地址，结构体不为字符串分配任何内存存储空间具有不确定性，这样就存在潜在的危险，

struct Student

{

 char* Name;

 int number;

 char csex;  

}stu，*stu；

stu.name=(char*)malloc(sizeof(char));//内存初始化

这里我们说一下，同学们看书的时候一般不会看到，

如果我们定义了结构体指针变量，他没有指向一个结构体，那么这个结构体指针也是要分配内存初始化的，他所对应的指针类型结构体成员也要相应初始化分配内存

struct Student

{

 char* Name;

 int number;

char csex;  

}stu,*stu;

stu = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));./*结构体指针初始化*/

  stu->name = (char*)malloc(sizeof(char));/*结构体指针的成员指针同样需要初始化*/  

7.4二叉树遍历算法

二叉树的二叉链表类型定义如下：

typedef struct btnode {

datatype data;

struct btnode *lchild,*rchild;

}；

这里我们仅仅提出以下，因为涉及到链表，感兴趣的同学可以去学习下（二级要用），

7.5结构体作为函数参数

首先我们要注意的一点，使用结构体变量作为函数参数的时候，采取的是值传递的方式，将结构体所占内存单元的内容全部传递给形参，并且形参必须也要是同类型的结构体变量，在使用时，会自动创建一个结构体变量作为原变量的副本，并且也需要占内存，并且在调用期间如果修改（形参）结构体中成员的值，修改值是无效的，

而如果用指针作为实参，传递给函数的形参，这时候传递的是结构体的地址，形参所指向的地址就是结构体变量的地址，这时候进行修改的话是可以修改的，这正是指针的精华所在

在这里我们再提供几种互换两个结构体的方法

struct Student

{

 char cName[20];

 int number;

 char csex;  

}student1,student2;

struct Student student1={"Wang",12345,'W'};

struct Student student2={"Zhao",54321,'M'}; 

struct Student*stu1=&student1;

struct Student*stu2=&student2;

struct Student *student3;

student3=stu1;

stu1=stu2;

stu2=student3;//互换地址

2对于同类型结构体直接互换值就行

struct stu student3;

student3=student1;

student1=student2;

student2=student3;

//这里也可以写成应strcmp函数互换

3用memcpy()函数进行互换

4比较笨的方法：用for循环互换

最后提下memset清空结构体

struct Student

{

 char cName[20];

 int number;

 char csex;  

}stu1;

一般情况下，清空str的方法：

　　str.cName[0]='';

　　str.csex='0';

　　str.number=0;

　　但是我们用memset就非常方便：

　　memset(&str,0,sizeof(struct Student));

　　如果是数组：

　　struct Student stu[10];

　　就是

　　memset(stu,0,sizeof(struct Student)*10);

　　审核编辑：汤梓红