結構體筆記（結構體嵌套、自引用，結構體指針）

結構體（struct）

1、基本概念

　　結構體-----將不同類型的數據成員組織到統一的名字之下，適用於對關係緊密，邏輯相關、具有相同或不同類型的數據進行處理

2、結構體定義格式

定義結構

　　為了定義結構，您必須使用 struct 語句。struct 語句定義了一個包含多個成員的新的數據類型，struct 語句的格式如下：

struct 標籤名

{

類型 變量名;

類型 變量名;

······

} 結構變量 (結構體名字);

struct tag
{

member_list  
member_list  
member_list

​ ...

​ } variable_list ;

　　tag 是結構體標籤。

　　member-list 是標準的變量定義，比如 int i; 或者 float f，或者其他有效的變量定義。

　　variable-list 結構變量，定義在結構的末尾，最後一個分號之前，您可以指定一個或多個結構變量。下面是聲明student結構的方式：

struct student
{
    char  name[50]; //名字
    int   id;      //學號
} student1;

　　（聲明結構體類型僅僅是聲明瞭一個類型，系統並不為之分配內存，就如同系統不會為類型 int 分配內存一樣。只有當使用這個類型定義了變量時，系統才會為變量分配內存。所以在聲明結構體類型的時候，不可以對裏面的變量進行初始化。）

　　定義了一個tag為student的結構體和一個結構變量student1,如果省略變量名(student1),就變成了對結構的聲明,上述結構體聲明也可分開寫

struct student
{
    char  name[50]; //名字
    int   id;      //學號
} ;
struct student student1;

　　與上面效果相同，可理解為struct student類似於int，而我們用的是student1類似於變量，如果省略結構名，則稱之為無名結構，這種情況常常出現在函數內部，或者説你只需要student1這一個變量，

　　後面不需要再使用結構體名定義其他變量，那麼在定義時也可以不給出結構體名

struct 
{
    char  name[50]; //名字
    int   id;      //學號
} student1;

　　（在聲明結構體時常常與typedef函數配合使用）

　　2.

3、結構體變量的初始化

　　和其它類型變量一樣，對結構體變量可以在定義時指定初始值。

　　例：

struct student
{
    char  name[50];
    int   id;
} charon = {"charon", 666};
int main()
{
    printf ( "name : %s\nid: %d\n", charon.name, charon.id );

　　輸出：

4、結構體成員的訪問

　　訪問結構體變量的成員必須使用成員選擇運算符（也稱圓點運算符），格式為：結構體變量名.成員名

　　若使用指針對結構體成員進行訪問，格式為：指針->成員名 等價於 (*指針).成員名 ​

　　相同點：兩個操作符都是二元操作符，且其有操作符是結構體成員的名稱。

　　不同點：“ . ”操作符左邊的操作數是一個“結構體”的表達式，而“ -> ”操作符左邊的操作數是一個指向結構體的指針。

　　例：

typedef struct
{
    int num;
    float score;
    char name[10];
} STUDENT;
STUDENT temp;
STUDENT * p = &temp;

　　在這裏temp.score代表的是結構體temp裏的成員score。

　　p->score代表指向temp結構體成員score的指針。

　　為了使用方便和直觀，C語言允許把(*temp).score用p->score來替換。

　　也就是p->score等價與(*temp).score。

　　所以在結構體中“ . ”和“ -> ”的用法相似，但是並不等價。

5、typedef函數

　　為一種數據類型定義一個新名字。這裏的數據類型包括內部數據類型（int,char等）和自定義的數據類型（struct等），

　　（注意與#define的區別，typedef 是用來定義一種類型的新別名的，它不同於宏#define，宏是簡單的字符串替換）

　　例：

　　為int定義了一個新的名字INTEGER，也就是説INTEGER與int是同義詞,也可以為結構體定義一個別名

typedef struct student STUDENT;

　　或者

typedef struct student
{
  int num;
} STUDENT;

　　上述兩條語句是等價的，二者都是為struct student結構體類型定義了一個新的名字STUDENT，即STUDENT與struct student是同義詞，所以下列兩條語句等價

STUDENT stu1,stu2;
struct student stu1, stu2;

6、結構體嵌套

　　就是在一個結構體內包含了另一個結構體作為其成員

相互引用

使用typedef

typedef struct date
{
    int year;
    int month;
    int day;
} DATE;
typedef struct student
{
    long studentID;
    char studentName[10];
    char studentSex;
    DATE birthday;
    int score[4];
} STUDENT;
STUDENT charon;

　　上面代碼中，定義了結構體變量birthday和charon，並給struct date和struct student分別取別名為DATE和STUDENT，

　　當出現結構體嵌套時，必須以級聯方式訪問結構體成員，即通過成員選擇運算符逐級找到最底層的成員時再引用

charon.birthday.day = 10;
printf ( "%d", charon.birthday.day );

不使用typedef

　　上面是使用了typedef的結構體嵌套，也可以不使用，代碼如下

struct STUDENT
{
    long studentID;
    char studentName[10];
    char studentSex;
    int score[4];
    struct DATE
    {
        int year;
        int month;
        int day;
    } birthday;
} student;

　　定義了結構體變量student和birthday，引用成員的的方法和上面類似

student.birthday.day = 100;
printf("%d", student.birthday.day);

　　C語言允許對具有相同結構體類型的變量進行整體賦值，注意：對字符數組型結構體成員進行賦值時一定要使用strcpy（）

strcpy(stu1.studentName, “張三”);

　　而不能寫成

stu2.studentName = stu1.studentName

　　因為結構體成員studentName是一個字符型數組，studentName是該數組的名字，代表字符型數組的首地址，是一個常量，不能作為賦值表達式的左值。

自引用（self reference）（重點）

　　使用typedef 時

　　錯誤的方式：

typedef struct tag{ 
  int value; 
  charon *link; /* 雖然也使用指針，但這裏的問題是：charon尚未被定義 */ 
} charon; 

　　這裏的目的是使用typedef為結構體創建一個別名charon。但是這裏是錯誤的，因為類型名的作用域是從語句的結尾開始，而在結構體內部是不能使用的，因為還沒定義。
正確的方式：有三種，差別不大，使用哪種都可以。

　　當你使用typedef去代替整個結構體並且以原結構體名代替的時候，如果此時你內部還自嵌套了，那麼內部的成員變量之前一定要加上struct。

/* 方法一 */ 
typedef struct tag_1{ 
  int value; 
  struct tag_1 *link;  
} charon; 
 
 
/* 方法二 */ 
struct tag_2;  //結構體的不完全聲明
typedef struct tag_2 charon; 
struct tag_2{ 
  int value; 
  charon *link;   
}; 
 
 
/* 方法三 */ 
struct tag_3{ 
  int value; 
  struct tag *link;  
}; 
typedef struct tag_3 charon; 

　　不使用typedef時

　　錯誤的方式：

struct tag_1
{
    struct tag_1 A;  /* 結構體 */
    int value;
};

　　 這種聲明是錯誤的，因為這種聲明實際上是一個無限循環，成員b是一個結構體，b的內部還會有成員是結構體，依次下去，無線循環。在分配內存的時候，由於無限嵌套，也無法確定這個結構體的長度，所以這種方式是非法的。

　　正確的方式： （使用指針）：

struct tag_1{ 
  struct tag_1 *A; /* 指針 */ 
  int value; 
}; 

　　由於指針的長度是確定的（在64位機器上指針長度為8），所以編譯器能夠確定該結構體的長度。

　　可以用sizeof查看：

​如何理解結構中包含一個指向結構本身的指針？

　　至於指向自己的問題，結構體只是個數據類型，不是一個變量。

　　只有在聲明一個結構體變量的時候才會在內存中分配一段空間，指針中存放的正是變量在內存中的地址。所以不是指針指向了結構體自己，而是指針指向了結構體變量。

　　C語言中的類型有完整和不完整之分，只有完整類型的變量才能夠使用。完整代表已確定了類型的大小，底層只需要大小屬性，而不需要類型屬性。

　　指針類型都是完整的，因為指針類型的大小都是確定的。struct tag * 是指針類型，而不是結構類型。結構的成員類型都是完整的，那麼結構類型就是完整的。

　　程序員可以使用強制類型轉換來將一段內存轉換為需要的數據類型，例如下面有一個數組a，現在將其強制轉換為一個結構體類型stu：

#include <stdio.h>
typedef struct student
{
    int   id;
    char  name[50];
} stu;

int a[10]={1,2,3,4,5};

int main()
{
    stu *student1;
    student1 =(student*)a;
    printf("student1->name=%d\n",student1->name);
    printf("student1->id=%d\n",student1->id);
    return 0;
}

　　可以看到a[10]被強制轉換為student結構體類型，當然不使用強制類型轉換也是可以的，只是編譯器會報警報。

　　“一個結構體裏包含一個指針，這個指針指向的數據類型是這個結構體的數據類型”。

　　例子：

typedef struct Node
{
    int data;
    Node* next;
} node;
int main(){
    node node1;
    node node2={666};
    node node3;
    node1.next = &node2;
    node2.next = &node3;
    node3.next = NULL;
    cout<<&node2<<endl;
    cout<<node1.next<<endl;
    cout<<node2.data<<endl;
    cout<<node1.next->data<<endl;
    return 0;
}

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參考鏈接

結構體（結構體嵌套、結構體指針、結構體參數傳遞） - 藍海人 - 博客園 (cnblogs.com)

如何理解結構中包含一個指向結構本身的指針？ - 知乎 (zhihu.com)

詳解C語言中結構體的自引用和相互引用_C 語言_腳本之家 (jb51.net)

C 結構體 | 菜鳥教程 (runoob.com)

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