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C语言结构体（struct）常见使用方法_struct在c语言中用法

作者：我家自动化 | 2024-02-26 01:19:41

踩

struct在c语言中用法

基本定义：结构体，通俗讲就像是打包封装，把一些有共同特征（比如同属于某一类事物的属性，往往是某种业务相关属性的聚合）的变量封装在内部，通过一定方法访问修改内部变量。具体一点说，结构体是让一些很散的数据变得很整，不管是网络传输，还是函数传参，还是为了便于你肉眼管理。

一个函数，你想传入一个参数void func()，就需要改一下函数定义，加一个数据类型和数据名void func(int i)；又想加一个参数，又改一遍void func(int i,double b)；如此往复。但是用一个结构体（或者类对象）传入，这个函数定义就可以不改动了，只改结构体就好了，比如一个游戏，你的人物属性有成百上千，你只需要修改你的类与结构体成员就好了。

（因为C++和C有共通之处，但是在结构体上的某些机制又有所不同，所以后边提了一下C++得东西，不喜欢可以略过，但是2021年了，用纯C的人估计要消失了吧，尤其新人）

结构体声明与定义

第一种：只有结构体定义


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

第二种：附加该结构体类型的“结构体变量”的初始化的结构体定义


//直接带变量名Huqinwei
struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;

也许初期看不习惯容易困惑，其实这就相当于两步合并一步：先定义结构体stuff，再定义变量Huqinwei


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

第三种：匿名结构体

如果该结构体你只用一个变量Huqinwei，而不再需要用来定义第二个变量。

struct stuff yourname;

那么，附加变量初始化的结构体定义还可进一步简化出第三种：

把结构体名称去掉，用匿名结构体直接定义一个结构体对象（习惯用对象这词了，大家都要习惯，没有人用纯C了），这样更简洁，不过也不能定义其他同类型结构体变量了（除非用typeof再逆向找到这个类型。）


struct{//匿名结构体
        char job[20];
        int age;
        float height;
}Huqinwei;//变量Huqinwei
 
int main(){
    struct Huqinwei little_h;//错误，Huqinwei是一个匿名结构体类型的变量，而不是一个结构体类型，struct Huqinwei用法不成立
 
}

第三种附加：使用typeof重新找到匿名结构体变量HU的结构体，来定义HU3

并且定义指针ptr1,ptr2

只是理论上可以这样干，但是实际不推荐这样，不可读，无法维护。所以可以无视这种用法，最好是定义struct aa{int a;}，而不是定义struct {int a;}aa; 前者是结构体类型，后者是结构体变量。


#include <stdio.h>
 
struct
{
        char a;
        short b;
        int c;
}HU;
 
struct
{
        char a;
        short b;
        int c;
}HU2;
 
int main(){
 
        printf("%ld\n",sizeof(HU));
 
        typeof(HU) HU3;
        printf("%ld\n",sizeof(HU3));
        printf("%ld\n",sizeof(HU2));
        typeof(HU) *ptr1 = &HU;
        typeof(HU) *ptr2 = &HU3;
        ptr2->b = 444;
        printf("%d\n",ptr2->b);
        ptr1 = ptr2;
        printf("%d\n",ptr1->b);
 
 
}

同样的写法，再定义一个结构体成员HU2，他们的“类型”不同，因为如果类型相同，肯定会报错了，实际并没有报。

不过内存操作角度，HU2和HU应该没有任何区别，也可以用指针强行更改，前提是确认安全，比如没有不同文件不同平台对齐不兼容这种问题，所以C很万能，也很危险

结构体变量及其内部成员变量的定义及访问

绕口吧？要分清结构体变量和结构体内部成员变量的概念。

就像刚才的第二种提到的，结构体变量的声明可以用：

struct stuff yourname;

其成员变量的定义可以随声明进行：

   struct stuff Huqinwei = {"manager",30,185};

也可以考虑结构体之间的“赋值”(拷贝构造)：


        struct stuff faker = Huqinwei;
//或    struct stuff faker2;
//      faker2 = faker;
打印，可见结构体的每一个成员变量一模一样

如果不使用上边两种方法，那么成员数组的操作会稍微麻烦（用for循环可能好点）


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

结构体成员变量的访问除了可以借助符号"."，还可以用"->"访问（下边会提）。

引用（C++）、指针和数组

首先是引用和指针：


struct stuff{
        char job[20];
        int age;
        float height;
};
 
int main()
{
        struct stuff huqinwei987;//定义stuff结构体的变量huqinwei987
 
        struct stuff &ref = huqinwei987;//定义huqinwei987的引用ref
 
        ref.age = 100;//通过ref修改huqinwei987的变量
        //打印对比
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("ref.age is %d\n",ref.age);
 
        struct stuff *ptr = &huqinwei987;//定义到huqinwei987的指针
        ptr->age = 200;//通过指针修改huqinwei987的变量
        //打印对比
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("ptr->age is %d\n",ptr->age);
 
        //既然都写了，把指针引用也加上吧
        struct stuff *&refToPtr = ptr;//定义到指针ptf的引用，通过指针引用修改huqinwei987的变量
        refToPtr->age = 300;
        printf("huqinwei987.age is %d\n",huqinwei987.age);
        printf("refToPtr->age is %d\n",refToPtr->age);
 
 
}

更正：之前给引用的初始化语句写错了，而且没注明引用是纯C中没有的东西（在这么个以C为幌子的博客中）。

引用是C++特有的一个机制，必须靠编译器支撑，至于引用转换到C中本质是什么，我有个帖子写过

结构体也不能免俗，必须支持数组：


//结构体中数组变量定义方法
struct test{
        int array[3];
        int val;
};
//对于数组和变量同时存在的情况，有如下定义方法：
        struct test student[3] =      {{{66,77,55},0},
                                        {{44,65,33},0},
                                        {{46,99,77},0}};
//特别的，可以简化成：
        struct test student[3] =       {{66,77,55,0},
                                        {44,65,33,0},
                                        {46,99,77,0}};

结构体嵌套

结构体嵌套其实没有太意外的东西，只要遵循一定规律即可：


//对于“一锤子买卖”，只对最终的结构体变量感兴趣，其中A、B也可删，不过最好带着
struct A{ 
        struct B{
             int c;
        }
        b;
}
a;
//使用如下方式访问：
a.b.c = 10;

特别的,可以一边定义结构体B，一边就使用上：


struct A{
        struct B{
                int c;
        }b;
        struct B sb;
}a;

使用方法与测试：


        a.b.c = 11;
        printf("%d\n",a.b.c);
        a.sb.c = 22;
        printf("%d\n",a.sb.c);
结果无误。

但是如果嵌套的结构体B是在A内部才声明的，并且没定义一个对应的对象实体b，这个结构体B的大小还是不算进结构体A中。

结构体与函数传参

关于传参，首先，把结构体中的int成员变量当做和普通int变量一样的东西来使用（当做函数参数），是不用脑子就想到的一种方法，如下：


void func(int);
func(a.b.c);

另外的主要用法就是传递副本和指针了：


//20210805更新：用了能完整跑通的代码，降低了文章前后所需的连贯性，避免读者拼接代码编译不过——https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/23625823
struct A {
    struct B {
        int c;
    }b;
    struct B sb;
}a;
 
//设立了两个函数，分别传递struct A结构体和其指针。
void func1(struct A a) {//复制结构体
    printf("%d\n", a.b.c);
}
void func2(struct A* a) {//传递结构体指针
    printf("%d\n", a->b.c);
}
void func3(struct A& a) {//进阶：传递结构体引用，效用上近似结构体指针，但访问形式不同于指针
    printf("%d\n", a.b.c);
}
int main() {
    a.b.c = 112;
    struct A * pa;
    pa = &a;
    func1(a);
    func2(&a);
    func2(pa);
    func3(a);
}

20220222针对评论更新：结构体与int型在参数传递过程中没有本质区别，虽然他可以包含int型，但是它也和int型“平等”，都是一个“对象”，这里可以把int叫做内建类型(built-in)。传参方面，都分传副本和传指针两种，前者是右值，需要复制，后者是左值，传递地址即可修改原值。C语言结构体（struct）常见使用方法_huqinwei的专栏-CSDN博客_c struct。

占用内存空间

struct结构体，在结构体定义的时候不能申请内存空间，不过如果是结构体变量，声明的时候就可以分配——两者关系就像C++的类与对象，对象才分配内存（不过严格讲，作为代码段，结构体定义部分“.text”真的就不占空间了么？当然，这是另外一个范畴的话题）。

结构体的大小通常（只是通常）是结构体所含变量大小的总和，下面打印输出上述结构体的size：


        printf("size of struct man:%d\n",sizeof(struct man));
        printf("size:%d\n",sizeof(Huqinwei));
结果毫无悬念，都是28：分别是char数组20，int变量4，浮点变量4.

下边说说不通常的情况：

对于结构体中比较小的成员，可能会被强行对齐，造成空间的空置，这和读取内存的机制有关，为了效率。通常32位机按4字节对齐，小于的都当4字节，有连续小于4字节的，可以不着急对齐，等到凑够了整，加上下一个元素超出一个对齐位置，才开始调整，比如3+2或者1+4，后者都需要另起（下边的结构体大小是8bytes），相关例子就多了，不赘述。


struct s
{
char a;
short b;
int c;
}

相应的，64位机按8字节对齐。不过对齐不是绝对的，用#pragma pack()可以修改对齐，如果改成1，结构体大小就是实实在在的成员变量大小的总和了。
补一个代码，压入1字节对齐，定义s，然后弹出，使用默认，定义s2，两个结构体大小分别为7和8


#include <stdio.h>
#pragma pack(push,1)
struct s
{
        char a;
        short b;
        int c;
};
#pragma pack(pop)
struct s2
{
        char a;
        short b;
        int c;
};
 
 
 
int main(){
 
        printf("%ld\n",sizeof(struct s));
        printf("%ld\n",sizeof(struct s2));
 
}


$ ./a.out
7
8

和C++的类不一样，结构体不可以给结构体内部变量初始化，。

如下，为错误示范：


#include<stdio.h>
//直接带变量名Huqinwei
struct stuff{
//      char job[20] = "Programmer";
//      char job[];
//      int age = 27;
//      float height = 185;
}Huqinwei;

PS：结构体的声明也要注意位置的，作用域不一样。

C++的结构体变量的声明定义和C有略微不同，说白了就是更“面向对象”风格化，要求更低。

变长结构体

变长结构体应该越来越不常见了，考虑二八法则和学习效率（和本文阐述的清晰程度），建议可以跳过，收藏，以后再研究。

可以变长的数组


#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));
}

运行结果


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

如上，本例中变长结构体本身长度就是一个int的长度（这个int值通常只为了方便表示后边的数组长度），而后边的数组长度不计算在内，但是该数组可以直接使用。

（说后边是个指针吧？指针也占长度！这个是不占的！原理很简单，这个东西完全是数组后边的尾巴，malloc开辟的是一片连续空间。其实这不应该算一个机制，感觉应该更像一个技巧吧）

20191113:这块可能有点抽象？建议去了解一下手动开辟空间malloc和指针相关知识，所谓“变长结构体”，不是一个你理解的结构体！至少不是按正常结构体用的，他像是一个逻辑性的概念，空间是malloc开辟的，结构体是以指针形式存在的“虚拟”的概念，简单说，这个“结构体”不在栈空间！

20160405补充：

非弹性数组不能用"char a[]"这种形式定义弹性（flexible）变量，必须明确大小。

弹性数组在结构体中，下面的形式是唯一允许的：


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

顺序颠倒会让b和a数据重合，会在编译时不通过。

char b[] = "hell";也不行（C和C++都不行）

少了整型变量a又会让整个结构体长度为0，compiler不允许编译通过！不同的是，其实C++形式上是允许空结构体的，本质上是通过机制避免了纯空结构体和类对象，自动给空结构体对象分配一个字节（sizeof（）返回1）方便区分对象，避免地址重合！所以呢，C如果有空结构体，定义两个（或一打，或干脆一个数组）该结构体的变量（对象），地址是完全一样的！·！！！！！！！！调试看程序运行，这些语句其实都被当屁放了，根本没有运行，没有实际意义，C压根不支持空结构体这种东西（或者说我也没想好什么场合有用）


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++唯独不给带弹性数组的结构体分配空间（可能怕和变长结构体机制产生某种冲突，比如大小怎么算）:


struct s
{
        char b[] ;
};


struct s
{
//        char b[] ;
};

C++中两者是不一样的，空的结构体反而“大”（sizeof()返回1）

20160321补充：这个机制利用了一个非常重要的特性——数组和指针的区别！数组和指针在很多操作上是一样的，但是本质不一样。最直观的，指针可以改指向，数组不可以，因为数组占用的每一个内存地址都用来保存变量或者对象，而指针占用的内存地址保存的是一个地址，数组没有单独的保存指向地址的这样一个结构。数组的位置是固定的，正如指针变量自身的位置也是固定的，改的是指针的值，是指向的目标地址，而因为数组不存储目标地址，所以改不了指向。企图把地址强制赋值给数组的话，也只是说把指针赋值给数组，类型不兼容。

一句话概括：变长数组用在哪？可能用在一些网络传输和自定义协议的场景中，先读取int count，知道数组有多长，然后把数组中数据取出。

2022-03-18 01:03

结构体的简单初始化方法：

直接用花括号初始化，类似构造函数，auto res为自动类型接受s1返回结果。


#include <iostream>
struct s1{
    int i1;
    double d1;
    bool b1;
};
 
int main (){
 
    auto res = s1{4,2.2,true};
    std::cout << res.d1<<std::endl;;
}

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那么熟悉了常用方法，都要注意哪些常犯错误呢，见C语言结构体常见错误。

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