C 结构体

在 C 语言中，结构体（struct）是一种用户自定义的数据类型。它是一种复合类型，可以将不同数据类型的变量组合在一个名称下面，从而方便管理和使用。

C 结构体简介

在现实生活中，一个事物往往具有不同的属性，需要用不同的数据类型才能准确描述。比如一个学生的基本信息一般包括学号、姓名、性别、年龄等。其中学号一般是一个整型，姓名是一个字符数组，性别是一个字符型，年龄又是一个整型。

对于相同类型的多个数据，我们可以使用 “数组” 的方式来表示。但是对于不同类型的多个数据，此时又应该怎么表示呢？这个时候就需要借助结构体类型了。

在 C 语言中，我们可以使用结构体类型的方式来定义同一个事物的多种属性。虽然这些属性值的类型是不一样的，但是它们都是有着密切联系的，都用于描述同一个事物。

语法：

struct 类型名
{
    类型1  成员名1;
    类型2  成员名2;
    ……
    类型n  成员名3;
};

说明：

对于每一个成员来说，它的类型可以是基本类型（如整型、浮点型、字符型），也可以是数组，甚至还可以是另一个结构体类型。

需要特别注意，大括号后面的分号是不能省略的，如果省略就会报错。那么结构体类型是怎么使用的呢？我们来看一个简单例子就懂了。

示例 1：结构体的基本用法

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体类型
struct Student
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
};

int main(void)
{
    // 定义一个结构体变量
    struct Student stu = {1001, "Jack", 'm', 20};
    
    // 获取成员的值
    printf("学号：%d\n", stu.id);
    printf("姓名：%s", stu.name);
    return 0;
}

运行结果如下。

学号：1001
姓名：Jack

分析：

在这个例子中，我们使用 struct 关键字定义了一个名为 Student 的结构体类型。注意 Student 是一个类型名，并不是一个变量名。类型名和变量名怎么区分呢？比如 int a = 10;，int 就是一个类型名，而 a 就是一个变量名。

结构体类型和基本类型等不一样，int、float、char 等类型是 C 语言自带的，而结构体类型是需要手动自定义的。比如这里的 Student 类型就是我们自定义的一种结构体类型。结构体类型可以看出是一种 “组合型” 的类型，每一个成员都有属于自己的一种基本类型。不过要清楚一点，成员的类型可以相同，也可以不同，并不一定非要全部不同。

对于结构体的类型名，首字母一般大写。当然使用小写也是没关系的，只是不推荐这样做。因为首字母大写可以更加直观地看出来这是一个特殊的类型，以区分于其他数据类型。此外，结构体类型的定义一般放在 main() 函数 的外面，当然放在里面也是可以的。

定义好了一个类型之后，接下来就是使用这个类型来定义一个变量了。对于基本类型来说，我们都是使用 “类型 变量名=值;” 这样的方式来定义一个变量，比如 int a = 10;。对于结构体类型来说，我们同样是使用这种方式来定义一个结构体变量。需要注意的是，结构体变量在声明时需要同时赋值初始化（即赋值），而不能分开来写。

// 正确
struct Student stu = {1001, "Jack", 'm', 20};

// 错误
struct Student stu;
stu = {1001, "Jack", 'm', 20};

结构体类型和结构体变量，这两个是不一样的东西，小伙伴们不要搞混了。结构体类型是一种 “类型”，而结构体变量是一个 “变量”。

最后，如果想要获取结构体变量中某一个成员的值，我们可以使用点运算符（.） 来实现，也就是 “变量名.成员名”。比如上面是 stu.id 就是获取 id 成员的值，而 stu.name 就是获取 name 成员的值。

通过上面这个例子，小伙伴们对结构体类型也有一定的了解了。接下来我们再来深入了解一下各个语法细节。

C 定义结构体变量

对于结构体类型来说，如果想要定义一个结构体类型的变量，我们主要有以下 3 种方式。

1. 先定义类型，后定义变量

struct Student
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
};
struct Student stu = {1001, "Jack", 'm', 20};

2. 定义类型的同时定义变量（带类型名）

struct Student
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
} stu = {1001, "Jack", 'm', 20};

3. 定义类型的同时定义变量（不带类型名）

struct
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
} stu = {1001, "Jack", 'm', 20};

对于第 2 种方式，我们在定义类型的同时，可以定义多个变量，而不仅仅是一个变量。

对于第 3 种方式，这种方式是不带一个类型名的，但需要在后面紧接着去定义一个结构体变量。这种方式在实际开发中用得比较少，简单了解一下即可。

示例 2：定义多个结构体变量

#include <stdio.h>

// 定义结构体类型
struct Student
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
};

int main(void)
{
    // 定义多个结构体变量
    struct Student stu1 = {1001, "Jack", 'm', 20};
    struct Student stu2 = {1002, "Lucy", 'f', 21};
    struct Student stu3 = {1003, "Tony", 'm', 19};

    // 获取成员的值
    printf("Jack 的学号：%d\n", stu1.id);
    printf("Lucy 的学号：%d\n", stu2.id);
    printf("Tony 的学号：%d", stu3.id);

    return 0;
}

运行结果如下。

Jack 的学号：1001
Lucy 的学号：1002
Tony 的学号：1003

分析：

在这个例子中，我们定义了 3 个结构体变量：stu1、stu2、stu3，它们都属于 Student 类型，因此都拥有相同的成员（属性）：id、name、gender、age。虽然拥有相同的成员，但是成员的值并不一定就是相同的。

C 修改结构体成员的值

对于结构体变量来说，我们可以使用点运算符（.）来获取一个成员的值。如果想要修改一个成员的值，我们同样也是通过点运算符（.）来实现。

语法：

变量名.成员名 = 新值;

示例 3：修改成员的值

#include <stdio.h>

struct Student
{
    int id;             // 学号
    char name[10];      // 姓名
    char gender;           // 性别，'m' 表示男，'f' 表示女
    int age;            // 年龄
};

int main(void)
{
    struct Student stu = {1001, "Jack", 'm', 20};
    
    // 修改成员的值
    stu.id = 1002;

    // 获取成员的值
    printf("学号：%d", stu.id);
    return 0;
}

运行结果如下。

学号：1002

分析：

结构体变量 stu 的 id 成员初始值为 1001，stu.id = 1002; 表示将 id 成员的值修改为 1002。当然了，小伙伴们可以尝试修改一下其他成员的值。

结构体类型其实非常简单，它其实就是将多种数据类型组合成一个混合型的类型，这样我们就可以用它来表示某一个事物的多个属性。其中结构体成员的类型可以相同，也可以不同。成员的类型除了可以是基本类型（如 int、float、char），还可以是数组、指针等。

如果小伙伴们有接触过 Python、Java 等编程语言，会发现结构体类型和面向对象中 “类的定义” 很相似。但是结构体类型和面向对象还是有着本质上的区别的，比如面向对象中一个类除了有属性之外还有方法，而结构体类型是没有方法这种东西的。对于具体某一个功能，我们依旧是使用面向过程的方式来实现。

最后，对于结构体类型，我们可以总结出以下非常重要的 4 点。

• 结构体类型是一种 “类型”，结构体变量是一个 “变量”。结构体变量是使用结构体类型来定义的。
• 结构体类型是一种 “组合” 类型，它由多个其他类型的成员组合而成。
• 结构体所有成员的类型可以是相同的，也可以是不同的。
• 通过点运算符来获取或修改一个结构体成员的值，比如 stu.name。