C语言 结构体

1. 什么是结构体？

结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许你将多个不同类型的变量组合在一起，形成一个逻辑上的整体。这些变量称为结构体的成员（Members）。

2. 如何定义结构体？

使用 struct 关键字来定义结构体。

语法：

struct 结构体标签 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // ... 更多成员
};

示例：定义一个表示学生的结构体

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 定义结构体类型 (这只是一份蓝图，尚未分配内存)
struct Student {
    int id;          // 学号
    char name[20];   // 姓名
    float score;     // 成绩
}; // 注意这里的分号不能丢

3. 如何声明和初始化结构体变量？

定义了结构体类型后，就可以像使用 int, char 一样来声明这种类型的变量。

方法一：先定义类型，再声明变量（推荐）

struct Student { // 定义类型
    int id;
    char name[20];
    float score;
};

int main() {
    struct Student stu1, stu2; // 声明两个结构体变量
    // ... 使用变量
    return 0;
}

方法二：定义类型的同时声明变量

struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float score;
} stu1, stu2; // 同时声明了 stu1 和 stu2 两个变量

初始化结构体变量：
可以在声明时按顺序初始化所有成员，也可以指定成员初始化（C99标准支持）。

int main() {
    // 1. 按顺序初始化所有成员
    struct Student stu1 = {101, "Alice", 95.5f};

    // 2. 指定成员初始化（C99及以上），顺序可以打乱
    struct Student stu2 = { .name = "Bob", .score = 88.5f, .id = 102};

    // 3. 先声明，后逐个赋值
    struct Student stu3;
    stu3.id = 103;
    // stu3.name = "Charlie"; // 错误！数组不能直接赋值
    strcpy(stu3.name, "Charlie"); // 正确，使用strcpy函数拷贝字符串
    stu3.score = 91.0f;

    return 0;
}

4. 如何访问结构体成员？

使用成员访问运算符 . 来访问结构体变量的成员。

int main() {
    struct Student stu = {101, "Alice", 95.5f};

    // 访问成员并赋值
    printf("学号: %d\n", stu.id);
    printf("姓名: %s\n", stu.name);
    printf("成绩: %.1f\n", stu.score);

    // 修改成员的值
    stu.score = 98.0f;
    printf("修改后的成绩: %.1f\n", stu.score);

    return 0;
}

5. 结构体与指针

a) 指向结构体的指针

可以声明一个指针，让它指向一个结构体变量。

int main() {
    struct Student stu = {101, "Alice", 95.5f};
    struct Student *pStu; // 声明一个指向Student结构体的指针
    pStu = &stu;         // 让指针指向stu变量

b) 通过指针访问成员

通过指针访问结构体成员有两种方法：

1. 使用 -> 运算符（箭头运算符）：这是最常用、最清晰的方式。

2. 使用 (*ptr).member：先解引用指针，再用 . 访问。

 // 方法1：使用 -> 运算符
    printf("学号 (通过指针): %d\n", pStu->id);
    printf("姓名 (通过指针): %s\n", pStu->name);
    pStu->score = 100.0f; // 通过指针修改成员

    // 方法2：使用 (*ptr).member
    printf("学号: %d\n", (*pStu).id); // *pStu 等价于 stu
    // 注意：(*pStu) 的括号是必须的，因为 . 的优先级比 * 高

-> 运算符是 (*ptr). 的语法糖，两者完全等价，但前者更简洁。

6. 结构体与函数

a) 结构体作为函数参数

结构体可以作为参数传递给函数。默认是值传递，即函数内部会得到一份原结构体的副本，修改副本不会影响原结构体。

// 值传递：修改不会影响原数据
void printStudent(struct Student s) {
    printf("ID: %d, Name: %s, Score: %.1f\n", s.id, s.name, s.score);
    s.score = 0; // 这只修改了函数内的副本，外面的原数据不变
}

int main() {
    struct Student stu = {101, "Alice", 95.5f};
    printStudent(stu);
    printf("原成绩未改变: %.1f\n", stu.score); // 输出 95.5
    return 0;
}

b) 结构体指针作为函数参数（按引用传递）

如果希望函数能修改原结构体的内容，或者结构体很大时为了避免拷贝整个结构体的开销，应该传递结构体指针。

// 指针传递（引用传递）：修改会影响原数据
void changeScore(struct Student *sPtr, float newScore) {
    sPtr->score = newScore; // 通过指针修改原结构体的成员
}

int main() {
    struct Student stu = {101, "Alice", 95.5f};
    changeScore(&stu, 88.0f); // 传递结构体的地址
    printf("成绩已被修改: %.1f\n", stu.score); // 输出 88.0
    return 0;
}

7. 结构体数组

可以创建元素为结构体的数组，用于管理多个相同类型的结构体数据。

int main() {
    // 声明并初始化一个结构体数组
    struct Student class[3] = {
        {101, "Alice", 95.5f},
        {102, "Bob", 88.0f},
        {103, "Charlie", 91.0f}
    };

    // 遍历结构体数组
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("学生%d: %s, 分数: %.1f\n", class[i].id, class[i].name, class[i].score);
    }

    // 通过指针遍历
    struct Student *p;
    for (p = class; p < class + 3; p++) {
        printf("学生%d: %s, 分数: %.1f\n", p->id, p->name, p->score);
    }

    return 0;
}

8. typedef 关键字：为结构体创建别名

使用 typedef 可以为结构体类型定义一个更简短或更易读的别名，这样在声明变量时就不用每次都写 struct 关键字。

语法：

typedef struct 原结构体标签 {
    成员;
} 新类型名;

示例：

// 方法1：定义结构体同时用typedef
typedef struct {
    int id;
    char name[20];
    float score;
} Student; // Student 现在是一个类型别名，等价于 struct {...}

// 方法2：先定义结构体，再typedef
struct Person_ {
    int age;
    char name[20];
};
typedef struct Person_ Person; // 为 struct Person_ 起别名为 Person

int main() {
    // 现在声明变量可以省略 struct 关键字
    Student stu1 = {101, "Alice", 95.5f};
    Person p1 = {20, "David"};

    Student *pStu = &stu1;
    printf("%s\n", pStu->name);

    return 0;
}

总结