【C 语言】结构体相关 的 函数 指针 数组

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作者 : 万境绝尘
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结构体概述 : 结构体是 多个 变量的集合, 变量的类型可以不同;
-- 可进行的操作 : 结构体可以进行 拷贝 赋值操作, 可以作为 函数参数 和 函数返回值;

1. 结构体的基本使用

结构体声明 : struct 结构标记 {结构成员} 普通变量;
-- 结构体示例 : 
struct student
{
char *name;
int age;
};
-- 结构标记 : struct 后面的 student 是结构标记, 这个标记 可写 可不写, 其作用是 为结构命名, 结构标记可以代表 {} 中的声明的所有的成员变量;
-- 结构成员 : 在 {} 中定义的变量就是结构成员;
-- 普通变量 : 在声明结构体的时候后面可以加上若干普通变量, 相当于定义结构体变量;

结构体变量声明 : 可以在定义的时候声明变量, 也可以在定义完结构体使用 结构标记 声明变量;
-- 定义结构体时声明变量 : 这种声明变量的方式可以不用 结构标记, 变量名写在 花括号 后面, 用头号隔开;
struct student
{
char *name;
int age;
} s1, s2, s3;
-- 使用结构标记声明 : 结构标记 student 代表了花括号的声明, 是 结构体的简写, 可以使用结构标记代替花括号中的内容;
struct student s4, s5, s6;

结构体内存分配 : 结构体内存是在声明变量的时候分配的, 如果只声明了结构体, 没有声明对应变量, 那么不会分配内存;

结构体变量初始化 : 
-- 声明结构体的时候初始化 : struct student s1 = {"Tom", 12} ; 注意 初值表中必须时结构体对应类型的常量表达式;
-- 声明之后初始化 : 结构体变量名.成员名 可以访问结构体中的成员变量, s1.name = "Tom"; s2.age = 12;

结构体嵌套 : 结构体中的成员变量可以是 结构体变量;
struct student
{
char *name;
int age;
} s1;

struct class
{
struct student s1;
struct student s2;
} c1;

结构体代码示例 : 
/*************************************************************************
> File Name: base_struct.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: 2014年03月24日 星期一 10时49分46秒
************************************************************************/

#include<stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
/*
* 声明结构体 同时声明变量s1
*/
struct student
{
char *name;
int age;
} s1;

/*
* 结构体嵌套
*/
struct class
{
struct student s1;
struct student s2;
} c1;

struct student s2 = {"Tom", 12};/*只有声明的时候才能对结构体初始化才能使用花括号赋值*/
struct class c2 = {{"Jack", 13}, {"Pig", 15}};
s1.name = "Hack"; /*变量声明后对结构体赋值只能一个一个赋值*/
s1.age = 14;
//s1 = {"fuck", 1}; /*只有在初始化的时候才能使用 花括号初始化结构体变量*/
c1.s1.name = "CJ";
c1.s1.age = 21;
c1.s2.name = "KW";
c1.s2.age = 22;

/*访问结构体中的变量, 使用 . 进行访问*/

printf("s1 : name = %s, age = %d \n", s1.name, s1.age);
printf("s2 : name = %s, age = %d \n", s2.name, s2.age);
printf("c1 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c1.s1.name, c1.s1.age, c1.s1.name, c1.s2.age);
printf("c2 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c2.s1.name, c2.s1.age, c2.s1.name, c2.s2.age);

return 0;
}

执行结果 : 
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc base_struct.c
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out
s1 : name = Hack, age = 14
s2 : name = Tom, age = 12
c1 : s1 : name = CJ, age = 21 ; s2 : name = CJ, age = 22
c2 : s1 : name = Jack, age = 13 ; s2 : name = Jack, age = 15

2. 结构体与函数

结构体的合法操作 : 
-- 整体复制 : 结构体可以复制;
-- 整体赋值 : 声明结构体的时候可以整体赋值, 在其它情况下不可以;
-- & 取地址 : 使用 & 运算符获取 结构体地址;
-- 访问成员 : 使用 结构体变量名.成员变量名 可以访问成员变量;

函数传递结构体方法 : 
-- 传递结构体成员 : 将结构体拆开, 将其中的成员变量分别传入;
struct class create_class(struct student s2, struct student s3)
{
struct class c1 = {s2, s3};
return c1;
}
-- 传递结构体 :  将整个结构体当做参数传入, 这种情况和传递其它类型参数一样, 都是通过值传递的;
struct class create_class(struct student s2, struct student s3)
{
struct class c1 = {s2, s3};
return c1;
}
-- 传递结构体指针 : 传递结构体的指针, 访问形式如下;
/*
* 传入一个结构体指针
* 通过指针访问结构体的方法 :
* (*结构体指针变量).成员变量 访问;
* 结构体指针变量 -> 成员变量 访问;
*/
void printf_struct_pointer(struct student *s)
{
printf("student : (*s).name = %s, (*s).age = %d \n", (*s).name, (*s).age);
printf("student : s->name = %s, s->age = %d \n", s->name, s->age);
}


结构体指针访问 :
-- 示例 : 定义一个结构体指针;
struct student
{
char *name;
int age;
}*p;
-- "." 和 "->"优先级 : 这两个运算符都是从左到右运算, 都是右结合; "." 和 "->" 优先级比 "*" , "++" 优先级要高; 这两个运算符 与 () [] 是四个优先级最高的运算符;
-- ++p->age 分析 : 是对结构体中的 age 进行自增操作;
-- *p->name 分析 : 获取 结构体中的 name 字符串的值(注意不是指针|地址);
-- *p++->name 分析 : 先获取 name 字符串的值, 再将p自增;

结构体函数示例 :
/*************************************************************************
> File Name: method_struct.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: 2014年03月24日 星期一 14时46分16秒
************************************************************************/

#include<stdio.h>

/*声明一个结构体类型, 其成员变量是普通变量*/
struct student
{
char *name;
int age;
};

/*声明一个结构体类型, 其成员变量是结构体*/
struct class
{
struct student s1;
struct student s2;
};

/*
* 传递 2 个结构体的成员变量
* 在函数中创建结构体并返回
*/
struct student create_student(char *name, int age)
{
struct student s1 = {name, age};
return s1;
}

/*
* 传递 2 个结构体变量
*/
struct class create_class(struct student s2, struct student s3)
{
struct class c1 = {s2, s3};
return c1;
}

/*
* 传入一个结构体指针
* 通过指针访问结构体的方法 :
* (*结构体指针变量).成员变量 访问;
* 结构体指针变量 -> 成员变量 访问;
*/
void printf_struct_pointer(struct student *s)
{
printf("student : (*s).name = %s, (*s).age = %d \n", (*s).name, (*s).age);
printf("student : s->name = %s, s->age = %d \n", s->name, s->age);
}

int main(int argc, char **argv)
{
/*使用函数获取一个结构体, 传入结构体的值*/
struct student s1 = create_student("Tom", 11);
printf("student : name = %s, age = %d \n", s1.name, s1.age);

/*创建一个成员变量是结构体的结构体, 并打印结构体数据*/
struct class c1 = create_class(create_student("Jack", 12), create_student("CJ", 13));
printf("c1 : s1 : name = %s, age = %d ; s2 : name = %s, age = %d \n", c1.s1.name, c1.s1.age, c1.s2.name, c1.s2.age);

/*声明结构体指针*/
struct student *p = &s1;
printf_struct_pointer(p);
return 0;
}
执行结果 : 
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc method_struct.c
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out
student : name = Tom, age = 11
c1 : s1 : name = Jack, age = 12 ; s2 : name = CJ, age = 13
student : (*s).name = Tom, (*s).age = 11
student : s->name = Tom, s->age = 11

3. 结构体数组

(1) 结构体数组声明初始化

声明结构体数组 : 
-- 声明结构体的时候声明结构体数组 : 格式为 : struct 结构标记 {} 数组名[]; 
-- 使用结构标记声明结构体数组 : 格式为 : struct 结构标记 数组名[];

结构体数组声明初始化 : 
-- 逐个元素初始化 : 数组名[] = {{结构体1}, {结构体2}};
-- 总体初始化 : 数组名[] = {常量1, 常量2 ...}; 

结构体初始化 : 
/*************************************************************************
> File Name: array_struct.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: 2014年03月24日 星期一 16时40分15秒
************************************************************************/

#include<stdio.h>

/*
* 声明结构体
* 同时也声明结构体类型数组
* 为数组初始化
* 直接将每个结构体成员的值依次列出即可
*/
struct student
{
char *name;
int age;
} team1[] =
{
"Tom", 12,
"Jack", 13
};

int main(int argc, char **argv)
{
int i;
/*将每个结构体初始化, 赋值, 每个结构体初始化内容使用 花括号括起来*/
struct student team2[] = {{"CJ", 34}, {"KI", 32}};
for(i = 0; i < 2; i++)
{
printf("team1 : team1[i].name = %s, team1[i].age = %d \n", team1[i].name, team1[i].age);
}

for(i = 0; i < 2; i++)
{
printf("team2 : team2[i].name = %s, team2[i].age = %d \n", team2[i].name, team2[i].age);
}

return 0;
}

执行结果 : 
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc array_struct.c
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out
team1 : team1[i].name = Tom, team1[i].age = 12
team1 : team1[i].name = Jack, team1[i].age = 13
team2 : team2[i].name = CJ, team2[i].age = 34
team2 : team2[i].name = KI, team2[i].age = 32

(2) 结构体数组示例程序

需求 : 实现一个统计 C 语言关键字出现次数;

代码 : 
/*************************************************************************
> File Name: word_count.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: 2014年03月24日 星期一 17时12分32秒
************************************************************************/

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

#define MAXWORD 10

/*
* 定义结构体类型 key
* 该类型结构体中存储一个 字符串(关键字) 和 int 数据(关键字出现次数)
* 同时声明一个结构体数组
* 对结构体数组进行初始化
*
*
*/
struct key
{
char *word;
int count;
}key_count[] =
{
"auto", 0,
"break", 0,
"case", 0,
"char", 0,
"const", 0,
"continue", 0,
"default", 0,
"void", 0,
"volatitle", 0,
"while", 0
};

int main(int argc, char **argv)
{
int n;
char word[MAXWORD];

/*循环接收字符串, 如果字符串与结构体数组中匹配, 结构体的count ++*/
while(getword(word, MAXWORD) != EOF)
if(isalpha(word[0]))
if((n = binsearch(word, key_count, 10)) >= 0)
key_count
.count++;

/*打印大于0的关键字 及 个数*/
for (n = 0; n < 10; n ++)
if(key_count
.count > 0)
printf("%2d %s\n", key_count
.count, key_count
.word);

return 0;
}

/*
* 重要api解析 :
* int getc(FILE *stream) 从标准输入流中读取字符
* int ungetc(int c, FILE *stream) 将字符退回到标准输入流中
* int isspace(int c) 判断字符是否是 空格 '\f' '\r' '\n' '\t' '\v'
* int isalpha(int c) 判断是否是字母
*/
int getword(char *word, int lim)
{
int c, getc(FILE*), ungetc(int, FILE*);
char *wp = word;

/*过滤空格, 如果输入的不是 空, 就继续向下执行*/
while(isspace(c = getc(stdin)));

/*如果输入的不是结束符, 那么 wp指针, 先取值, 之后地址自增*/
if(c != EOF)
*wp++ = c;

/*如果输入的不是字母, 直接返回, 关键字里面没有数字开头的*/
if(!isalpha(c))
{
*wp = '\0';
return c;
}

/*
* 循环条件 a. 接收的最大字符个数 lim, 每读取一个字符, 该变量自减
* 当该变量自减为0时停止循环接收字符串
* 循环条件 b. 当读取到的字符 不是 字母 或者数字的时候, 停止循环
*/
for(; --lim > 0; wp++)
{
if(!isalnum(*wp = getc(stdin)))
{
ungetc(*wp, stdin);
break;
}
}

*wp = '\0';
return word[0];
}

/*
* 参数解析 : word 是要查找的字符串 tab 字符串数组 n 字符串大小
*/
int binsearch(char *word, struct key tab[], int n)
{
/*
* cond 判断 查找的字符串 是在mid 坐标之前 (<0) 之后(>0) 或者就是mid坐标
*
* 如果查找的不是正好中间的变量符合, 就返回 -1 失败
*/
int cond, low, high, mid;

low = 0;
high = n - 1;
/*
* 要找的值的下标在low 和 high之间
* mid 是 low 和 high 的中值
* 如果 word 小于中值下标 将比较范围 缩小
*/
while(low <= high)
{
mid = (low + high) / 2;
if((cond = strcmp(word, tab[mid].word)) < 0)
high = mid - 1;
else if(cond > 0)
low = mid + 1;
else
return mid;
}
return -1;
}
 
执行结果 : 
[root@ip28 struct]# gcc word_count.c
[root@ip28 struct]# ./a.out
auto
break
break
char
1 auto
2 break
1 char

宏定义方法 : 获取结构体数组大小;
-- sizeof 方法 : sizeof (对象) | sizeof (类型名称) 可以获取对象 或者 类型占用的存储空间, 其返回值是 size_t 类型的, 定义在stddef.h 头文件中;
-- 使用类型测量 : 
#define KEYS (sizeof(key_count) / sizeof(struct key))-- 使用对象测量 : 
#define KEYS (sizeof(key_count) / sizeof(struct key_count[0])

4. 指向结构体指针

(1) 使用指针方式实现上面的关键字统计程序 

使用指针进行二分查找 : 
-- 使用下标找中值 : 在之前找中值时通过 mid = (low + high)方法, 这样做可行是因为 low 从0开始的;
-- 如果是指针情况 : mid low high 都是指针, 那么就不能使用上面的那种方法了, 使用 mid = low + (high - low) / 2;.
-- 指针操作情况的 high 和 low : 其中 low 是首元素的 首地址, high 是 尾元素的尾地址, 只有这样 它们的差的 0.5 倍才是准确的中值的首地址;

指针指向数组注意点 : 不要生成非法的指针, 指针不能指向数组之外的元素;
-- &key_count[-1] : 这个指针时非法的;
-- &key_count
: 对数组的最后一个元素后面的第一个元素进行 & 运算时合法的, 其它操作都是非法的;

示例程序 : 
/*************************************************************************
> File Name: pointer_struct.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: Tue 25 Mar 2014 12:31:08 AM CST
************************************************************************/

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

#define MAXWORD 20
/*计算结构体数组的大小*/
#define KEYS (int)(sizeof(key_count) / sizeof(struct key))

struct key
{
char *word;
int count;
} key_count[] =
{
"auto", 0,
"break", 0,
"case", 0,
"char", 0,
"const", 0
};

int getword(char *, int);
struct key *binsearch(char*, struct key*, int);

int main(int argc, char **argv)
{
char word[MAXWORD];
struct key *p; /*存放查找方法返回的结构体指针, 该指针指向数组中查找到元素的下标*/

while(getword(word, MAXWORD) != EOF)
if(isalpha(word[0]))
if((p = binsearch(word, key_count, KEYS)) != NULL)
p->count++;

for(p = key_count; p < key_count + KEYS; p++)
if(p->count > 0)
printf("%2d %s \n", p->count, p->word);

return 0;
}

/*
* 没有循环控制变量的 for 循环, 在内部通过条件 break
*/
int getword(char *word, int max)
{
int c, getc(FILE*), ungetc(int, FILE*);
char *wp = word;

/*处理第一个字符, 第一个字符不是 空 不是 EOF 再进行下面的操作*/
while(isspace(c = getc(stdin)));
if(c != EOF)
*wp++ = c;
if(!isalpha(c))
{
*wp = '\0';
return c;
}

/*循环接收字符串, 字符串接收到非标识符 或者 到达个数上限停止循环*/
for(; --max > 0; wp++)
if(!isalnum(*wp = getc(stdin)))
{
ungetc(*wp, stdin);
break;
}
*wp = '\0';
return word[0];
}

/*
* 注意点 :
* 取两个地址的中值 : 一个数组n个元素, 其中值计算 是由 首元素的首地址 和 尾元素的尾地址计算的
* 二分查找 :
* 如果要把区间前移, 那么就需要将尾地址设置为 中间元素前一个元素的尾地址, 即中间元素的首地址
* 如果要把区间后移, 那么就需要将首地址设置为 中间元素后一个元素的首地址, 即中间元素 + 1 的地址
*
* 指向结构体数组的指针 :
* struct key tab * 是指向结构体数组指针, 该指针可以操作结构体数组
*/
struct key *binsearch(char *word, struct key *tab, int n)
{
int cond;
struct key *low = &tab[0]; /*0元素的首地址*/
struct key *high = &tab
; /*尾元素的尾地址*/
struct key *mid;

while(low < high)
{
/*计算中间值的地址*/
mid = low + (high - low) / 2;
if((cond = strcmp(word, mid->word)) < 0)
high = mid; /*mid 是 中间元素前一个元素的尾地址*/
else if(cond > 0)
low = mid + 1; /*这里low要成为mid后一个元素的首地址*/
else
return mid;
}
return NULL;
}

执行结果 : 
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc pointer_struct.c
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out
auto
case
auto
break
2 auto
1 break
1 case

(2) 结构体大小讨论 

结构体数组指针算术运算 : struct key *p = word_count; 指针 p 指向 结构体数组, 如果 p + 1 , 结果是 p 地址 加上 结构体所占内存大小;

结构体大小 : 结构体的大小不是完全等于各个成员的长度之和, 对象之间有对齐要求;
-- 空穴 : 对象间对齐, 会产生空穴, 占有空间, 但是不存储数据;

示例 : 结构体中由一个 char 和 int , 占用的空间却是 8个字节, 它们的和是 5个字节;
/*************************************************************************
> File Name: memory_struct.c
> Author: octopus
> Mail: octopus_work.163.com
> Created Time: 2014年03月25日 星期二 12时55分45秒
************************************************************************/

#include<stdio.h>

struct word
{
char c;
int i;
};

int main(int argc, char **argv)
{
printf("sizeof(struct word) = %d \n", sizeof(struct word));
return 0;
}

执行结果 : 
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ gcc memory_struct.c
octopus@octopus-Vostro-270s:~/code/c/struct$ ./a.out
sizeof(word) = 8


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作者 : 万境绝尘
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