【C语言/C++实现结构体和指针详细教程】

淡淡的烟草味﹌ 2024-03-16 20:09 38阅读 0赞

## 结构体和指针 ##

### 结构体 ###

C语言中的结构体是一种自定义的数据类型，它允许我们将不同类型的数据组合在一起，形成一个新的数据类型。结构体可以包含不同类型的数据，如整数、字符、浮点数、数组等，可以用来描述复杂的数据结构。下面将详细介绍C语言中的结构体，包括结构体的定义、结构体变量的声明和初始化、结构体成员的访问等内容。

#### 一、结构体的定义 ####

结构体的定义使用关键字**struct**，其语法格式如下：

**struct 结构体名 \{**   
**数据类型 成员名1;**  
**数据类型 成员名2;**  
**数据类型 成员名3;**  
**……**  
**\};**

其中，结构体名是我们自定义的名称，成员名是我们为结构体中的每个元素命名的名称，数据类型可以是任意的C语言数据类型，也可以是其他的结构体类型。

例如，我们可以定义一个结构体来表示一个学生的信息，包括姓名、年龄、性别、学号和成绩等，代码如下：

struct Student {
        
        char name[20];
        int age;
        char sex;
        char id[10];
        float score;
    };

在上面的代码中，我们定义了一个名为Student的结构体，它包含了5个成员，分别是姓名、年龄、性别、学号和成绩，它们的数据类型分别为char、int、char、char和float。

#### 二、结构体变量的声明和初始化 ####

结构体定义好之后，我们就可以声明结构体变量并对其进行初始化。结构体变量的声明和初始化有两种方式，分别是：

##### 1、先声明后初始化 #####

struct Student stu;
    stu.age = 18;
    strcpy(stu.name, "Tom");
    stu.sex = 'M';
    strcpy(stu.id, "2018001");
    stu.score = 95.0;

在上面的代码中，我们先声明了一个名为stu的Student类型的结构体变量，然后对其各个成员进行了初始化。

##### 2、同时声明和初始化 #####

struct Student stu = {
        "Tom", 18, 'M', "2018001", 95.0};

在上面的代码中，我们在声明stu结构体变量的同时对其进行了初始化，初始化的顺序和成员的定义顺序一致。

#### 三、结构体成员的访问 ####

结构体成员的访问使用“**.**”操作符，例如：

printf("姓名：%s\n", stu.name);
    printf("年龄：%d\n", stu.age);
    printf("性别：%c\n", stu.sex);
    printf("学号：%s\n", stu.id);
    printf("成绩：%f\n", stu.score);

在上面的代码中，我们使用“.”操作符来访问stu结构体变量中的各个成员，然后输出它们的值。

#### 四、结构体作为函数参数 ####

结构体可以作为函数的参数，例如：

void printStudent(struct Student s) {
        
        printf("姓名：%s\n", s.name);
        printf("年龄：%d\n", s.age);
        printf("性别：%c\n", s.sex);
        printf("学号：%s\n", s.id);
        printf("成绩：%f\n", s.score);
    }

在上面的代码中，我们定义了一个名为printStudent的函数，它的参数是一个Student类型的结构体变量s，然后输出s变量中的各个成员。

#### 五、完整代码 ####

下面是一个完整的使用结构体的例子，它定义了一个名为Student的结构体，并声明了一个名为stu的结构体变量，并对其进行了初始化，最后输出了stu变量中的各个成员。

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    struct Student {
        
        char name[20];
        int age;
        char sex;
        char id[10];
        float score;
    };
    
    void printStudent(struct Student s) {
        
        printf("姓名：%s\n", s.name);
        printf("年龄：%d\n", s.age);
        printf("性别：%c\n", s.sex);
        printf("学号：%s\n", s.id);
        printf("成绩：%f\n", s.score);
    }
    
    int main() {
        
        struct Student stu = {
        "Tom", 18, 'M', "2018001", 95.0};
        printStudent(stu);
        return 0;
    }

运行结果如下：

姓名：Tom
    年龄：18
    性别：M
    学号：2018001
    成绩：95.000000

#### 六、总结 ####

本文介绍了C语言中的结构体，包括结构体的定义、结构体变量的声明和初始化、结构体成员的访问和结构体作为函数参数等内容。结构体是一种非常重要的数据类型，它可以用来描述复杂的数据结构，方便程序的编写和维护。

### 指针 ###

指针是C语言中非常重要的概念，也是初学者最难以理解的概念之一。指针的本质是一个地址，它指向一个数据存储的位置。通过指针，我们可以访问并操作这个位置中存储的数据。下面将详细讲解C语言中指针的相关概念和用法，并附带详细代码和代码的解释。

#### 一、指针的定义 ####

指针的定义格式为：\**数据类型 指针变量名*；其中，数据类型表示指针所指向的数据类型，指针变量名是一个标识符，用于表示指针变量在内存中的位置。例如：

int *p; //定义一个指向整型数据的指针变量

在定义指针变量时，需要指定指针所指向的数据类型。这是因为不同的数据类型占据的存储空间大小不同，指针需要知道所指向的数据类型的大小，才能正确地进行指针运算。

#### 二、指针的初始化 ####

指针变量在定义时不会自动指向某个地址，需要进行初始化操作，将指针变量指向一个合法的内存地址。指针变量的初始化可以通过以下几种方式：

① 直接赋值：将指针变量赋值为一个已知的地址。

int a = 10;
    int *p = &a; //将指针p指向变量a的地址

② 通过malloc函数动态分配内存：

int *p = (int *)malloc(sizeof(int)); //动态分配一个整型数据的内存空间，并将指针p指向这个空间的地址

③ 通过函数返回值初始化：

int *get_array(int size) {
        
        int *p = (int *)malloc(size * sizeof(int));
        return p;
    }
    
    int *arr = get_array(10); //将指针arr指向动态分配的数组的首地址

#### 三、指针的运算 ####

指针变量可以进行加减运算，指向的地址会根据运算结果进行相应的偏移。例如：

int a[5] = {
        1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = a; //将指针p指向数组a的首地址
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
        printf("%d ", *p); //输出指针p所指向的数据
        p++; //指针p指向下一个数据
    }

在上面的代码中，指针p首先指向数组a的首地址，然后通过指针运算，依次访问数组中的每个元素，并输出它们的值。

指针变量还可以进行比较运算，比较的是它们所指向的地址是否相同。例如：

int a = 10, b = 20;
    int *p1 = &a, *p2 = &b;
    
    if (p1 > p2) {
        
        printf("p1指向的地址大于p2\n");
    } else {
        
        printf("p1指向的地址小于等于p2\n");
    }

在上面的代码中，通过指针变量p1和p2的比较，判断它们所指向的地址的大小，并输出相应的结果。

#### 四、指针的应用 ####

指针在C语言中有着广泛的应用，可以用于以下几个方面：

① 动态内存分配：通过指针和malloc函数可以动态地分配内存空间，避免了静态分配时内存浪费的问题。

② 函数参数传递：通过指针可以实现函数参数的传递，可以将函数内部的计算结果返回给调用者。

void swap(int *x, int *y) {
        
        int temp = *x;
        *x = *y;
        *y = temp;
    }
    
    int a = 10, b = 20;
    swap(&a, &b); //将变量a和b的值交换

在上面的代码中，通过指针将变量a和b的值交换，实现了函数的功能。

③ 数组的访问：数组名本质上是一个指向数组首地址的指针，通过指针可以访问数组中的每个元素。

int a[5] = {
        1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = a; //将指针p指向数组a的首地址
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
        printf("%d ", *(p + i)); //输出数组中的每个元素
    }

在上面的代码中，通过指针p访问数组a中的每个元素，并输出它们的值。

#### 五、指针的注意事项 ####

指针在使用时需要注意以下几点：

① 指针变量必须先进行初始化，才能使用。

② 指针变量不能访问没有被分配的内存空间，否则会导致程序崩溃。

③ 指针变量必须指向正确的数据类型，否则会导致指针运算错误。

④ 指针变量在使用时需要注意指针运算的边界问题，避免越界访问。

#### 六、示例代码 ####

下面是一个完整的示例代码，演示了指针的定义、初始化、运算和应用：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void swap(int *x, int *y) {
        
        int temp = *x;
        *x = *y;
        *y = temp;
    }
    
    int *get_array(int size) {
        
        int *p = (int *)malloc(size * sizeof(int));
        return p;
    }
    
    int main() {
        
        int a = 10, b = 20;
        int *p1 = &a, *p2 = &b;
    if (p1 > p2) {
        
        printf("p1指向的地址大于p2\n");
    } else {
        
        printf("p1指向的地址小于等于p2\n");
    }
    
    int arr[5] = {
        1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = arr;
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
        printf("%d ", *(p + i));
    }
    printf("\n");
    
    int *arr2 = get_array(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
        *(arr2 + i) = i;
        printf("%d ", *(arr2 + i));
    }
    printf("\n");
    
    swap(&a, &b);
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    
    free(arr2);
    
    return 0;
    }

在上面的代码中，定义了两个指针变量p1和p2，通过比较它们所指向的地址的大小，输出相应的结果。然后定义了一个数组arr，通过指针变量p访问数组中的每个元素，并输出它们的值。接着通过函数get\_array动态分配了一个数组，通过指针变量arr2访问数组中的每个元素，并输出它们的值。最后通过函数swap交换了变量a和b的值，并输出它们的值。注意，在使用完动态分配的数组后，需要使用free函数释放内存空间。

#### 七、总结 ####

本文详细讲解了C语言中指针的相关概念和用法，包括指针的定义、初始化、运算和应用。指针在C语言中有着广泛的应用，可以用于动态内存分配、函数参数传递、数组访问等方面。在使用指针时需要注意指针变量的初始化、指向的数据类型、边界问题等。通过本文的学习，相信读者对指针的理解和应用能力有了更深入的认识。