C 结构体

2017-08-02 阅读量

C 数组允许定义可存储相同类型数据项的变量，结构 是 C 编程中另外一种自定义的可用的数据类型，它允许您存储不同类型的数据项；由基本数据类型构成的、并用一个标识符来命名的各种变量的组合。

结构说明和结构变量定义

在 C 编程中，结构也是一种数据类型，可以使用数据变量，因此，像其他数据类型的变量一样，在使用结构变量以前要先对其定义。

定义结构变量的一般格式为：

struct 结构名 {
    类型 变量名;
    类型 变量名;
    ...
} 结构变量;

结构名是结构的标识符而不是变量名。
类型为C编程里面的五种常见数据类型（整型、浮点型、字符型、指针型和无值型）

构成结构的每一个类型变量称为结构成员，它像数组的元素一样，但是区别是数组是根据成员下标进行访问，而结构是按照变量名字来访问成员的。

下面举个栗子来说明怎样定义结构变量：

struct string
{
    char name[8];
    int age;
    char sex[2];
    char depart[2];
    float wage1, wage2, wage3, wage4, wage5;
} persion;

这个栗子定义了一个结构名为 string 的结构变量 persion，如果省略变量名 persion，则变成对结构的说明。用已说明的结构名也可定义结构变量。这样定义时上面就变成：

struct string
{
    char name[8];
    int age;
    char sex[2];
    char depart[2];
    float wage1, wage2, wage3, wage4, wage5;
};
struct string persion;

如果需要定义多个具有相同形式的结构变量时用这种方法比较方便，它先作结构说明，再用结构名来定义变量。
例如：struct string Wettper, Leidy, Geita;

如果省略结构名，则称之为无名结构，这种情况常常出现在函数内部，用这种结构时前面的例子就变成了：

struct
{
    char name[8];
    int age;
    char sex[2];
    char depart[2];
    float wage1, wage2, wage3, wage4, wage5;
} Wettper, Leidy, Geita;

结构变量的使用

结构是一个新的数据类型，因此结构变量也可以像其他类型的变量一样进行赋值、调用、运算，不同的是结构以成员作为基本变量。

结构成员的表达方式为：结构变量.成员名

如果将 “结构变量.成员名” 看作一个整体，则这个整体的数据类型与结构中该成员的数据类型相同，这样就可以像前面说的变量那样使用了。

举个栗子：

/**
 * 下面这个例子定义了一个结构变量，其中每个成员都从键盘接收数据
 * 然后对结构中的浮点数求和，并显示运算结果。
 * 同时将数据以文本的方式存入一个名为wage.data的磁盘文件中
 * 请注意这个例子中不同结构成员的访问。
 */
#include <stdio.h>
/*定义结构变量persion*/
struct
{
    char name[8];
    int age;
    char sex[2];
    float wage1, wage2, wage3,wage4, wage5;
} persion;
int main ()
{
    FILE *fp;
    float wage;
    char c = 'Y';
    
    /*创建一个可追加文件*/
    fp = fopen("wage.data", "a");
    while (c == 'Y' || c == 'y') {
        printf("Name:");
        scanf("%s", persion.name);
        printf("Age:");
        scanf("%d", &persion.age);
        printf("Sex<男1/女2>:");
        scanf("%s", persion.sex);
        printf("Wage1:");
        scanf("%f", &persion.wage1);
        printf("Wage2:");
        scanf("%f", &persion.wage2);
        printf("Wage3:");
        scanf("%f", &persion.wage3);
        printf("Wage4:");
        scanf("%f", &persion.wage4);
        printf("Wage5:");
        scanf("%f", &persion.wage5);
        wage = persion.wage1 + persion.wage2 + persion.wage3;
        wage += persion.wage4 + persion.wage5; 
        printf("The sum of wage is %6.2f \n", wage);
        
        /*写入文件*/
        fprintf(fp, "%10s%4d%4s%10.2f \n", persion.name, persion.age, persion.sex, wage);
        printf("Continue?<Y/N>");
        while (1) {
            c = getchar();
            if (c == 'Y' || c == 'y' || c == 'N' || c == 'n') {
                break;
            }
        }
    }
    fclose(fp);
}

结构数组和结构指针

结构是一种新的数据类型，同样拥有 结构数组 和 结构指针 。

结构数组

结构数组就是具有相同结构类型的集合。假如要定义一个班级40个同学的姓名、性别、年龄和住址，可以定义为一个结构数组，如下所示：

struct
{
    char name[8];
    char sex[2];
    int age;
    char addr[40];
} students[40];

也可以定义为：

struct string
{
    char name[8];
    char sex[2];
    int age;
    char addr[40];
};
struct string students[40];

需要指出的是结构数组成员的访问是以数组元素为结构变量的，其形式为：结构数组元素.成员名，例如：

1 2	students[0].name students[19].age

实际上结构数组相当于一个二维构造，第一维是结构数组元素，每个元素是一个结构变量，第二维是结构成员。
注意~敲黑板了：结构数组的成员也可以是数组变量。例如：

struct string
{
    int bookinfo[3][5];
    float price;
    char name[20];
} library[3];

为了访问结构 string 中结构变量 library[2] 的这个变量，可以写成：

1	library[2].bookinfo[2][4];

结构指针

结构指针是指向结构的指针，它由加在结构变量名前的 * 操作符来定义，例如前面已经说明的结构定义一个结构指针如下：

struct string
{
    char name[8];
    char sex[2];
    int age;
    char addr[40];
} *students;

也可以省略结构指针名只作结构说明，然后用如下语句定义结构指针：

1	struct string *students;

使用结构指针访问结构成员，跟结构变量访问成员的表达式上有所不同，结构指针访问成员的表达方式为：结构指针名->结构成员，类似其他高级语言的对象获取方法，而结构成员的赋值方式可以使用如下：

1 2	strcpy(students->name, "wettper"); students->age = 18;

实际上 students->name 就是 (*students).name 的缩写形式。

需要指出的是结构指针是指向结构的指针，即结构中第一个成员的首地址，因此使用之前应该对此结构指针进行初始化，即分配整个结构长度的地址空间（字节），这个可以用如下函数完成：

1 2	/* sizeof(struct string)自动求取string结构的字节长度 / students = (struct string )malloc(sizeof(struct string));

malloc 函数：定义了一个大小为结构长度的内存区域，然后将其地址作为结构指针返回。

注意~敲黑板了：

结构作为一种数据类型, 因此定义的结构变量或结构指针变量同样有局
部变量和全程变量, 视定义的位置而定
结构变量名不是指向该结构的地址, 这与数组名的含义不同, 因此若需
要求结构中第一个成员的首地址应该是&[结构变量名]

结构的复杂形式

嵌套结构

嵌套结构是指结构成员中可以包含其他一个结构。例如，下面就是一个嵌套结构：

struct string
{
    char name[8];
    int age;
    struct addr
    {
        char city[20];
        unsigned long zipcode;
        char tel[14];
    } address;
} students;

如果要给 students 结构中成员 address 结构中的 zipcode 赋值，可写成：

1	students.address.zipcode = 34520922;

每一个结构成员名从最外层到最内层逐个被列出，即嵌套式结构成员的表达式是：
结构变量名.嵌套结构变量名.结构成员名

位域（位段）

有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节，而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态，用 1 位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，C 语言又提供了一种数据结构，称为”位域”或”位段”。

所谓”位域”是把一个字节中的二进位划分为几个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。

典型的实例：

用 1 位二进位存放一个开关量时，只有 0 和 1 两种状态。
读取外部文件格式——可以读取非标准的文件格式。例如：9 位的整数。

位域定义的一般形式为：

struct 位域名
{
    数据类型 变量名:整型常数;
    数据类型 变量名:整型常数;
    ...
} 位域变量;

其中，数据类型必须是int（unsigned或者signed）。整型常量必须为非负的整数，方位是 0 ~ 15，表示二进制的个数，即表示多少位。变量名是个可选项，可以不命名。让我们再来举个栗子：

struct packed_struct
{
    unsigned int f1:1;
    unsigned int f2:1;
    unsigned int f3:1;
    unsigned int f4:1;
    unsigned int type:4;
    unsigned int my_int:9;
} pack;

这里 packed_struct 包含 6 个成员：四个 1 位的标识符 f1…f4，一个 4 位的 type 和一个 9 位的 my_int，访问上方位域的 type 成员可以使用 pack.type。

注意~再次敲黑板了：

位域中的成员可以定义为 usigned 或者 signed ，但当成员长度为 1 时，会被认定为 usigned 类型，因为单个位不会有符号
位域中的成员不可以使用数组或者指针，当时位域变量可以是数组或者指针，访问方式等同普通结构
位域总长度（位数），为各个位成员定义的位数之和，可以超过两个字节

位结构成员可以同其他结构成员一起用，例如：

struct info
{
    char name[8];
    int age;
    struct adr address;
    unsigned state:1;
    unsigned pay:1;
} workers;

参考资料: 位域的详细信息可以参照 runoob 的详细教程说明位域部分关于位域的说明。

本文作者： wettper
本文链接： http://www.web-lovers.com/c-structures.html
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