C语言中的结构体详解

在 C 语言中，结构体（struct）是一个用户定义的数据类型，它允许将不同类型的数据组合在一起，形成一个单独的数据结构。这在表示复杂数据（如学生信息、坐标点等）时非常有用。

1. 结构体的定义

结构体的定义使用关键字 struct。语法格式如下：

struct 结构体名 {
    数据类型 成员名;
    数据类型 成员名;
    ...
};

例如，定义一个表示学生信息的结构体：

struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float grade;
};

以上定义了一个结构体 Student，包含三个成员变量：name（字符数组），age（整数）和 grade（浮点数）。

2. 创建结构体变量

定义结构体之后，可以创建该结构体类型的变量，有两种方式：

struct Student student1; // 定义一个 Student 类型的变量 student1

// 使用 typedef 简化
typedef struct Student Student;
Student student2; // 使用 typedef 后可以直接写 Student，而不需要加 struct

3. 结构体的初始化

结构体变量可以在定义时直接初始化：

struct Student student1 = {"Alice", 20, 88.5};

也可以逐一赋值：

struct Student student2;
student2.age = 21;
strcpy(student2.name, "Bob");
student2.grade = 90.2;

4. 访问结构体成员

结构体成员可以通过点运算符（.）访问。例如：

printf("Name: %s\n", student1.name);
printf("Age: %d\n", student1.age);
printf("Grade: %.2f\n", student1.grade);

5. 结构体指针的使用

可以定义指向结构体的指针，用于更灵活地操作结构体。定义结构体指针并访问结构体成员的步骤如下：

struct Student student1 = {"Alice", 20, 88.5};
struct Student *p = &student1;

使用 -> 运算符可以通过指针访问结构体成员：

printf("Name: %s\n", p->name);
printf("Age: %d\n", p->age);
printf("Grade: %.2f\n", p->grade);

注意： p->name 等价于 (*p).name。-> 运算符是 (*p). 的简化写法。

6. 结构体中使用指针成员

结构体成员可以是指针类型，这在需要动态分配内存的场景中特别有用。比如，我们可以将 name 定义为字符指针，并在需要时动态分配内存：

struct Student {
    char *name;
    int age;
    float grade;
};

struct Student student1;
student1.name = (char *)malloc(50 * sizeof(char));
strcpy(student1.name, "Alice");
student1.age = 20;
student1.grade = 88.5;

完成后需要释放内存：

free(student1.name);

7. 结构体数组

结构体也可以组成数组，用于存储多个结构体实例。例如：

struct Student students[3] = {
    {"Alice", 20, 88.5},
    {"Bob", 21, 90.2},
    {"Charlie", 19, 85.0}
};

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("Name: %s, Age: %d, Grade: %.2f\n", students[i].name, students[i].age, students[i].grade);
}

8. 结构体指针数组

结构体指针数组可以用来存储多个结构体的指针。这种方法在需要动态分配多个结构体实例时特别有用：

struct Student *studentPtrs[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    studentPtrs[i] = (struct Student *)malloc(sizeof(struct Student));
    studentPtrs[i]->age = 20 + i;
    // 其他赋值...
}