【C语言初阶（18）】结构体

前言

• C 语言提供了一些非常基本的数据类型，如 int、float、double、char 等，这些不同的类型决定了一个变量在内存中应该占据的空间以及表现形式。

• 但有时候面对的问题可能比较复杂，并不是这些基本的数据类型就可以解决的。

  • 例如，我想为 “ 好书推荐 ” 栏目写一个程序，用于采集每一本图书的信息，那么就需要用到一个变量来统一存放一本书涉及的多个数据。

  

• 这时候可能会想到数组，数组允许将多个数据存放到一块。但有一个问题，数组要求每一个构成元素的类型是一样的。这里图书名称、图书作者和出版社可以用字符数组来存储，但图书售价应该用浮点型，出版日期是由整型数字构成吗，ISBN（国际标准书号）通常由 10 位或 13 位数字组成，可以用 long long 类型的变量来存放。

• 那么为了应对这种情况，C 语言就弄出了个结构体，来自定义所需要用的类型。

Ⅰ结构体的声明

• 在 C 语言中，可以使用结构体来组织不同类型的数据。
• 结构体声明是描述结构体组合的主要方法，语法格式为：

struct 结构体名称
{
	结构体成员1;
	结构体成员2；
	结构体成员3;
	......
	结构体成员n;
};

• 其中，结构体成员既可以是任何一种基本的数据类型，也可以是另一个结构体，如果是后者，那么就相当于结构体的嵌套。
• 那么，一本书的结构体声明就应该是这样的：

struct Book
{
	char title[128];	//图书名称
	char author[40];	//图书作者
	float price;		//图书价格
	unsigned int date;	//出版日期
	char publisher[40];	//出版社
};						//分号不能丢

• 这样的话，相当于描绘了一个关于书的框架（数据类型），然后再根据这个框架来定义结构体变量。
• 注意，这里的 struct 关键字是必不可少的，Book 是这个框架的名称，通常为了与普通变量和宏区分开来，这里约定使用第一个字符为大写的单词，另外末尾的分号也别忘了。
• 结构体声明既可以放在所有函数的外面，也可以单独放在一个函数里面声明。如果是后者，则结构体只能在函数中被定义。

Ⅱ 结构体的定义

• 结构体声明只是进行一个框架的描述，定义一个真正的结构体类型变量之前，它并不会在内存中分配空间存储数据。
  • 就像 int double 这些，在使用这些类型定义变量之前，这些类型本身并不会占据内存空间。
• 定义结构体变量的语法如下：

struct 结构体名称 结构体变量名;

• 注意：这里的 struct 关键字不能丢。

使用结构体类型定义局部变量

• 声明和定义一起写。

#include 

struct Book
{
	char title[128];	//图书名称
	char author[40];	//图书作者
	float price;		//图书价格
	unsigned int date;	//出版日期
	char publisher[40];	//出版社
};

int main()
{
	struct Book book;
	//book 是使用 struct Book 结构体类型创建的结构体变量
	return 0;
}

使用结构体类型定义全局变量

• 在结构体声明的时候定义结构体变量。

#include 

struct Book
{
	char title[128];	//图书名称
	char author[40];	//图书作者
	float price;		//图书价格
	unsigned int date;	//出版日期
	char publisher[40];	//出版社
}book1;					//在声明结构体的时候就把 book 变量创建出来

struct Book book2;		

int main()
{
	......

	return 0;
}

• 如果是这样，那么定义的结构体变量 book1 和 book2 就是一个全局变量，在其他函数中也可以对它进行访问。

声明和定义的区别

Ⅲ 结构体初始化

• 在定义变量或数组的时候可以对其进行初始化：

int a = 10;
int arr[] = {1,2,3,4,5};

• 自然，在定义结构体变量的同时，也能够对其进行初始化。

struct Book book = {"《C primer plus》","史蒂芬·普拉达",108,20160401,"人民邮电出版社"};

• 和初始化数组一样，用一个大括号把所有成员的值括起来，用逗号作为分隔符。
• 如果要这样写，注意结构体的各个成员类型要对号入座，顺序不能搞乱（C 语言还没聪明到帮你做这种事）。

Ⅳ 访问结构体成员

⒈结构体变量访问结构体成员

• 变量访问结构体成员，需要引入点号 “ . ” 运算符。
• 例如，book.title 就是引用 book 结构体的 titile 成员，它是一个字符数组，而 book.price 则是引用 book 结构体的 price 成员。

举个栗子

#include 

struct Book
{
	char title[128];
	char author[40];
	float price;
	unsigned int date;
	char publisher[40];
};

int main()
{
	struct Book book = { "《C primer plus》",
							"史蒂芬·普拉达",
							108,
							20160401,
							"人民邮电出版社" 
						};

	printf("书名：%s\n", book.title);
	printf("作者：%s\n", book.author);
	printf("价格：%.2f\n", book.price);
	printf("出版日期：%u\n", book.date);
	printf("出版社：%s\n", book.publisher);
	
	return 0;
}

⒉结构体指针访问结构体成员

• 将定义的结构体变量的地址取出来，赋于结构体指针，让结构体指针来代替结构体变量干活。

定义结构体指针

struct Book book;
struct Book* p = &book;

• “ * ” 说明了 p 是个指针，struct Book 说明了 p 指向的是个 struct Book 类型的变量。

指针访问结构体成员

• 指针访问结构体成员，需要引入 “ -> ” 操作符。
• 比如 p -> title 就是引用 p 所指向的结构体的 title 成员。

#include 

struct Book
{
	char title[128];
	char author[40];
	float price;
	unsigned int date;
	char publisher[40];
};

int main()
{
	struct Book book = { "《C primer plus》",
							"史蒂芬·普拉达",
							108,
							20160401,
							"人民邮电出版社"
						};

	struct Book* p = &book;

	printf("书名：%s\n", p->title);
	printf("作者：%s\n", p->author);
	printf("价格：%.2f\n", p->price);
	printf("出版日期：%u\n", p->date);
	printf("出版社：%s\n", p->publisher);

	return 0;
}

Ⅴ 结构体的嵌套

• 就像分支语句、循环语句、函数可以嵌套一样，结构体也可以进行嵌套。

举个栗子

• 结构体嵌套了的话，对结构体体变量进行初始化也要进行嵌套。
• 对于日期来说，可以单独为其声明一个结构体类型：

struct Date
{
	int year;
	int month;
	int day;
};

struct Book
{
	char title[128];
	char author[40];
	float price;
	struct Date date;
	char publisher[40];	
};

int main()
{
	struct Book book  = {"《C primer plus》",
							"史蒂芬·普拉达",
							108,
							{2016,04,01},
							"人民邮电出版社"
						};

	return 0;
}

• 这种时候访问结构体成员，就需要使用两层（点号运算符或箭头运算符）。
• 因为 C 语言的结构体，只能对其最底层的成员进行访问，所以如果存在多级结构体嵌套的话，就需要一级一级的深入，直到找到最底层的成员才行。
• 因此，想访问日期的话，应该使用 book.date.year，而不是 book.date。

......
int main(）
{
	printf("书名：%s\n", book.title);
	printf("作者：%s\n", book.author);
	printf("价格：%.2f\n", book.price);
	printf("出版日期：%d-%d-%d\n", book.date.year,
					book.date.month,book.date.day);
	printf("出版社：%s\n", book.publisher);
	
	return 0;
}

• 指针访问也是大同小异，就不过多废话了。

Ⅵ 结构体传参

• 结构体在进行传参的时候，同样可以选择传结构体变量或传结构体地址。

先说结论

• 结构体传参的时候，要传结构体的地址。

举个栗子

#include 

struct Book
{
	char title[128];
	char author[40];
	float price;
	unsigned int date;
	char publisher[40];
};

void print1(struct Book book)
{
	printf("-----传结构体变量-----\n");
	printf("书名：%s\n", book.title);
	printf("作者：%s\n", book.author);
	printf("价格：%.2f\n", book.price);
	printf("出版日期：%u\n", book.date);
	printf("出版社：%s\n",book.publisher);
	printf("----------------------\n");
}

void print2(struct Book* p)
{
	printf("\n-----传结构体地址-----\n");
	printf("书名：%s\n", p->title);
	printf("作者：%s\n", p->author);
	printf("价格：%.2f\n", p->price);
	printf("出版日期：%u\n", p->date);
	printf("出版社：%s\n", p->publisher);
	printf("----------------------\n");
}

int main()
{
	struct Book book = { "《C primer plus》",
							"史蒂芬·普拉达",
							108,
							20160401,
							"人民邮电出版社"
						};

	print1(book); //传结构体变量
	print2(&book);//传结构体地址


	return 0;
}

上面的 print1 和 print2 哪种更好？

• 首选 print2 函数。
• 原因：
  • 函数传参的时候，参数是需要压栈的。
  • 如果传递一个结构体对象的时候，结构体过大，参数压栈的的系统开销比较大，所以会导致性能的下降。