一、概念

• 在实际问题中，一组数据往往有很多种不同的数据类型。例如，登记学生的信息，可能需要用到 char型的姓名，int型或 char型的学号,int型的年龄，char型的性别，float型的成绩。又例如，对于记录一本书，需要 char型的书名，char型的作者名，float型的价格。在这些情况下，使用简单的基本数据类型甚至是数组都是很困难的。而结构体（类似Pascal中的“记录”），则可以有效的解决这个问题。
• 结构体本质上还是一种数据类型，但它可以包括若干个“成员”，每个成员的类型可以相同也可以不同，也可以是基本数据类型或者又是一个构造类型。
• 结构体的优点：结构体不仅可以记录不同类型的数据，而且使得数据结构是“高内聚，低耦合”的，更利于程序的阅读理解和移植，而且结构体的存储方式可以提高CPU对内存的访问速度。

二、程序实现

2.1.结构体的基本使用

2.1.1创建结构体

• strcut标识符，用户自定义的名字
• 结构体不一定只能放外面，main函数里面也可以放。（作用域不同）
• 定义一个结构体类型，struct Student合起来才算是类型名
• 成员变量不能直接赋值

struct Student
{
	char name[50];
	int age;
	int score;
};//有分号

2.1.2命名结构体变量

• 类型 +变量
• struct Student合起来才是类型名
• s是变量

struct Student s;

2.1.3访问成员变量

• 如果是普通变量（非指针），使用 .运算符

stpcpy(s.name,"黑马");
s.age = 18;
s.score = 100;

• 如果是指针变量，使用 ->运算符

printf("%s %d %d\n",(&s)->name,(&s)->age,(&s)->score);//打印结构体中的值

2.2.结构体的变量

• 普通结构体变量

//普通结构体变量初始化（此方式需要按照结构体定义顺序赋值）
struct Student s = {"abc",10,30};
//打印初始化的值
printf("%s, %d, %d",s.name,s.age,s.score);

• 结构体数组变量

//普通结构体变量初始化
struct Student a[] =
{
	{"heibi", 18, 100},
	{"testw", 25, 300},
	{"eicis", 49, 200},
};
//打印结构体数组个数
int n = sizeof(a)/sizeof(a[0]);
printf("n:%d",n);
//访问结构体数组内容（4种方式）
for(int i = 0; i<n ; ++i)
{
  printf("%s, %d, %d\n",a[i].name,a[i].age,a[i].score);
  //printf("%s, %d, %d\n",(*(a+i)).name,(*(a+i)).age,(*(a+i)).score);
  //printf("%s, %d, %d\n",(&a[i])->name,(&a[i])->age,(&a[i])->score);
  //printf("%s, %d, %d\n",(a+i)->name,(a+i)->age,(a+i)->score);
}

2.3.结构体的嵌套

• 引例

  这里可以看到两个结构体得内容相差不大，有三个重复的变量，这种情况即可以使用结构体的嵌套

struct Info
{
	int age;
	char sex;
	char name[50];
};

struct Student
{
	int age;
	char sex;
	char name[50];

	int score;
};

• 嵌套例子

struct Info
{
	int age;
	char sex;
	char name[50];
};

struct Student
{
	struct Info info;//嵌套另外一个结构体变量

	int score;
};

• 初始化及访问

//结构体嵌套初始化（和不嵌套的结构体一致）
struct Student s = {18, 'm', "xiaoming", 18};
//打印嵌套结构体的内容
printf("%d, %c, %s, %d\n",s.info.age, s.info.sex, s.info.name, s.score);

• 注意事项

  • 嵌套结构体变量，不能是本结构体类型。
  • 但是可以嵌套任何类型的结构体指针变量。

  struct Student
  {
  	struct Info info;
    	int score;
  //嵌套本结构体类型，会报错。因为`struct Student`类型不确定，内存大小无法确定
  //	struct Student temp;
  
  //嵌套任何类型的结构体指针变量。因为指针大小是确定的。32位系统4字节大小，64位系统8字节大小
    	struct Student *next;
  };
  

• 补充：typedef的使用：将 struct Student结构体重新命名代替为为 Student

  • 传统用法

  struct Student
  {
  	int age;
  	char sex;
  	char name[50];
  };
  
  typedef struct Student Student;//有分号
  

  • 常见用法

  typedef struct Student
  {
  	int age;
  	char sex;
  	char name[50];
  }Student;
  

2.4.同类型结构体相互赋值

• 直接赋值

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

//typedef改一个类型名，把复杂名字改简单点，不能创造新的类型

typedef struct Student
{
	int age;
	char sex;
	char name[50];
}Student;


int main(void)
{
	Student s1 = {18, 'm', "xiaoming"};
	Student s2;

//	s2 = s1;	//同类型的两个变量相互赋值
	strcpy(s2.name,s1.name);
//	成员变量逐一拷贝
	s2.age = s1.age;
	s2.sex = s1.sex;

	printf("%d, %c, %s\n",s2.age, s2.sex, s2.name);
	return 0;
}

• 通过函数实现

  • 关于内存栈区与堆区操作（这里是实现用指针形式访问结构体成员）

    • 如果结构体只定义了一个空指针，便不能操作其内容，要让其指针指向有效地址（栈区或者堆区）
    • 在进行指向栈区空间时，不需要释放，该空间由系统自行维护。
    • 在进行指向堆区空间时，需要自己申请空间，并在使用完成后手动释放。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    typedef struct Student
    {
    	int age;
    	char sex;
    	char name[50];
    }Student;
    
    int main(void)
    {
    	//定义一个结构体指针变量
    	Student *p = NULL;
      	//让指针有个合法指向（指向栈区）
    //	Student temp;//普通结构体变量,栈区
    //	p = &temp;
    
    	//让指针有个合法指向（指向堆区）
    	p = (Student *) malloc(sizeof(Student));//申请一个`Student`大小的地址，并用p指向
    	if(p == NULL)
    	{
    		printf("分配内存失败\n");
    		return -1;
    	}
    
    	strcpy(p->name, "小明");
    	p->sex = 'm';
    	p->age = 19;
    
    	printf("%d, %c, %s\n",p->age, p->sex, p->name);
    
    	//手动释放堆区空间
    	free(p);
    	p = NULL;
    
    	return 0;
    }
    

  • 函数代码实现赋值

    • 这里使用了 const，使s1传入进来的参数不可改变。可防止误改传入参数s1

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    typedef struct Student
    {
    	int age;
    	char sex;
    	char name[50];
    }Student;
    
    //从左往右看，const修饰最近的字符，这修饰的是指针变量
    //这里使用了const,使s1所指向的内存（成员变量）不可改变，指针变量可以改变
    void fun(const Student *s1, Student *s2)
    {
    	//两个指针的内容实现赋值
    	*s2 = *s1;
    }
    
    int main(void)
    {
    	Student s1;
    	Student s2 = {0,'0',"0"};
    	printf("%d, %c, %s\n",s2.age, s2.sex, s2.name);
    
    	strcpy(s1.name, "小明");
    	s1.sex = 'm';
    	s1.age = 19;
    	//通过一个函数将s1的值赋值给s2
    	fun(&s1, &s2);
    
    	printf("%d, %c, %s\n",s2.age, s2.sex, s2.name);
    	return 0;
    }
    

三、内存分析

• 通过一个函数，动态分配内存

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

typedef struct Student
{
	int age;
	char sex;
	char name[50];
}Student;
//需要注意的是：所有子函数运行完后的变量都会自动进行释放（不能再直接调用）
Student* fun()
{
	Student *a;
	a = (Student *)malloc(sizeof(Student));
	return a;
}

int main(void)
{
	Student *p = NULL;
	p = fun();//返回并用`p`指向所开辟出来的地址
	//只有p指向相应地址时，才能进行赋值
	strcpy(p->name, "小明");
	p->sex = 'm';
	p->age = 19;

	printf("%d, %c, %s\n", p->age, p->sex, p->name);
	//释放子函数中`a`开辟出来的空间（`p`和`a`均会指向，只不过`a`在函数调用完后被释放了）
	free(p);
	p = NULL;
	return 0;
}

四、出现过的问题

1. 不能将 x*类型的值分配到 x*类型的实体（以下代码会出现该问题）

   #include <stdlib.h>	//malloc();
   #include <stdio.h>
   
   typedef struct /*Student*/	//出错原因：在定义结构体时没有定义变量
   {
   	//数据域（位置）
   	int x, y;
   	//指针域
   	struct Point *next;
   }Student;
   
   void main()
   {
   	Student *pnew = (Student *)malloc(sizeof(Student));
   	Student *s = NULL;
   	pnew->next = s; //此处会报错：`s为x*类型的值` ， pnew->next为`x*类型的实体`
   }
   

   解决方法：在定义结构体时加上结构体变量 Student即可