C结构体基础（一）

C结构体基础（一）

• 什么是结构体
• 建立结构体类型
• 定义结构体类型变量
• 结构体变量的初始化
• 结构体变量的引用
• • 1. 引用成员的基本方式
  • • 补充：字符数组成员不能直接赋值
    • 方法一：逐个字符复制
    • 方法二：使用 strcpy 函数
  • 2. 成员本身也是结构体时的引用方式
  • 3. 结构体成员可以参与运算
  • 4. 同类型的结构体变量可以相互赋值
  • 5. 结构体变量和成员都可以取地址
  • 6. 两种错误用法

什么是结构体

数组只能存储相同类型的数据，但在实际使用中，我们常常希望有一种数据类型，可以把多个不同类型的数据放在一起进行管理。而结构体正好满足这个需求，它和类和对象中的类非常像：我们可以先设定一个结构类型，在其中自定义多个不同类型的数据变量。结构体变量创建之后，就可以使用结构体变量调用其中的数据变量进行赋值等操作。

建立结构体类型

格式：

struct 结构体名{
成员表列
};

说明：

下面以 Student 与 Teacher 两个结构体的定义为例子：

struct Student{
int id;
char name[20];
int age;
float score;
};

struct Teacher{
int id;
char name[20];
char course[30];
float salary;
};

定义结构体类型变量

这里再简单说一下：结构体类型和 int、float 一样，都是一种数据类型。不同的是，int、float 这类类型是由系统预先定义好的，而结构体类型则是由用户根据实际需求自行指定的。因此，定义一个结构体类型变量，和定义一个 int 类型变量在语法上非常相似。

类比：

int a;
float b;
struct Student student1, student2;

在上面的声明中，struct Student 是结构体类型名，作用类似于 int a; 中的 int；student1 和 student2 则是结构体变量名，作用类似于 int a; 中的 a。

当然，也可以在声明结构体类型的同时定义变量：

struct Student{
int id;
char name[20];
int age;
float score;
}student1, student2;

但通常并不推荐这样写。因为这种写法把「结构体类型的定义」和「结构体变量的定义」糅合在了一起，代码变长后不容易区分哪些是类型、哪些是变量；同时，如果后续还想继续使用 Student 这个结构体类型，也不够灵活。更推荐的做法仍然是：先单独定义好结构体类型，再按需像 int a; 一样去定义变量。

结构体变量的初始化

结构体变量的初始化，通常是在定义结构体变量时进行的。

例如，先定义好 Student 结构体类型，再在定义变量时赋值：

struct Student {
int id;
char name[20];
int age;
float score;
} student = {20260101, "张三", 18, 125.5};

也可以在主函数中这样初始化：

struct Student student = {.name = "张三", .score = 125.5};

这里使用的是指定初始化，.name 表示给结构体变量 student 中的 name 成员赋值，.score 表示给 score 成员赋值。指定初始化时可以不按成员顺序书写，也可以只初始化部分成员。

需要注意的是，如果只初始化了部分成员，那么未被初始化的成员会自动被初始化为零值：数值型成员为 0，字符型成员为 '\\0'，指针型成员为 NULL。

结构体变量的引用

定义结构体变量之后，就可以使用结构体变量来引用其中的成员。

1. 引用成员的基本方式

引用结构体变量中某个成员的方式为：

结构体变量名.成员名

例如，给结构体变量 student 中的 id 成员赋值：

student.id = 20260101;

这里的 . 称为成员运算符，student.id 就表示 student 这个结构体变量中的 id 成员。这句话的作用就是把 20260101 赋给 student 的 id 成员。

补充：字符数组成员不能直接赋值

试运行下面的代码，你会发现编译器报出错误：

[错误] assignment to expression with array type

这是因为我们之前讲过，字符串在 C 语言中本质上就是一个字符数组，而数组名表示数组的首地址，是一个地址常量，不能放在赋值号左边。也就是说，数组之间不能直接相互赋值。

#include <stdio.h>

struct Student{
char name[50];
int id;
};

int main(){
struct Student stu;
stu.name = "张三";
stu.id = 20260101;

printf("姓名：%s，学号：%d", stu.name, stu.id);

return 0;
}

上面代码中，stu.name 是一个字符数组，"张三" 是一个字符串，stu.name = "张三"; 相当于试图把一个字符串赋给一个数组名，因此会报错。为了解决这个问题，我们有两种办法。

方法一：逐个字符复制

既然数组不能整体赋值，但数组中的单个元素是可以赋值的，那么我们可以通过循环，把字符串中的字符一个一个复制到 stu.name 中。

#include <stdio.h>

struct Student{
char name[50];
int id;
};

int main(){
struct Student stu;
char Name[10] = "张三";

for (int i = 0; i < 10; i++){
stu.name[i] = Name[i];
}
stu.id = 20260101;

printf("姓名：%s，学号：%d", stu.name, stu.id);

return 0;
}

不过需要注意的是，这种方法也容易写出问题。比如：

for (int i = 0; i < 2; i++){
stu.name[i] = Name[i];
}

如果把循环条件中的 i < 10 改成了 i < 2，最后输出的姓名就只有“张”。这是因为前面说过，字符串中会有一个结束标志 '\\0'："张三" 在内存中实际存放的是 '张'、'三'、'\\0' 三个字符。上面的循环只复制了前两个字符，没有把 '\\0' 复制到 stu.name 中，printf 输出时找不到结束标志，就会继续向后读取，所以输出结果会出错。

如果不知道字符数组的长度，可以用下面这个方法，借助字符串的结束标志 '\\0' 来控制循环：

for (int i = 0; Name[i] != '\\0'; i++){
stu.name[i] = Name[i];
}
stu.name[i] = '\\0';

这样当遇到 '\\0' 时循环结束，就不必提前知道数组长度。不过要记得在循环结束后，再给目标字符串补上一个 '\\0'，保证 stu.name 是一个完整的字符串。

方法二：使用 strcpy 函数

逐个字符复制虽然可以解决问题，但写起来比较麻烦，而且容易漏掉 '\\0'。C 语言标准库提供了专门用于字符串复制的函数 strcpy，使用时需要包含头文件 <string.h>。

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

struct Student{
char name[50];
int id;
};

int main(){
struct Student stu;

strcpy(stu.name, "张三");
stu.id = 20260101;

printf("姓名：%s，学号：%d", stu.name, stu.id);

return 0;
}

strcpy(stu.name, "张三"); 表示把字符串 "张三" 复制到字符数组 stu.name 中。strcpy 会自动把字符串末尾的 '\\0' 一起复制过去，因此比手动逐个字符复制更安全、更方便。使用 strcpy 时要注意：目标数组 stu.name 必须有足够的空间存放源字符串以及最后的 '\\0'。

2. 成员本身也是结构体时的引用方式

如果结构体的某个成员本身也是一个结构体，那么引用时就需要一层一层地使用 . 运算符。

例如，学生结构体中包含一个表示成绩的结构体成员 scores：

student.scores.PE = 85;
student.scores.Math = 120;

上面先通过 student.scores 找到 student 中的 scores 成员，再通过 .PE、.Math 继续引用 scores 内部的成员。

3. 结构体成员可以参与运算

结构体变量中的成员可以像普通变量一样，根据它自身的数据类型进行各种运算。

例如，对 score 这样的 float 类型成员进行加法运算：

student.score = student.score + 10.5;

对 age 这样的 int 类型成员进行自增运算：

student.age++;

这里要顺便说明一下：成员运算符 . 的优先级很高，它和圆括号、下标等运算符同属于最高优先级，因此计算时会优先完成成员引用，再进行其他运算。

4. 同类型的结构体变量可以相互赋值

C 语言允许同类型的结构体变量之间直接整体赋值。

例如：

student1 = student2;

这句话表示把结构体变量 student2 中所有成员的值，依次赋给结构体变量 student1 中对应的成员。

5. 结构体变量和成员都可以取地址

结构体变量本身可以取地址，它的成员也可以取地址。

例如：

&student;
&student.id;

&student 表示整个结构体变量的地址，&student.id 表示其中 id 成员的地址。

6. 两种错误用法

不能把整个结构体变量当作一个整体直接输出。下面的写法是错误的：

printf("%s\\n", student);

结构体变量中通常包含多个不同类型的成员，不能直接用 %s 这样的格式说明符输出整个结构体。

也不能对结构体变量取地址后，再用与成员不对应的格式说明符整体输出：

printf("%d，%s，%d，%f", &student);

&student 是整个结构体变量的地址，并不是某个具体成员的值。要输出结构体中的内容，应当逐个成员进行输出，例如：

printf("%d，%s，%d，%f", student.id, student.name, student.age, student.score);