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第9章 结构体和共用体
学习目标
? 掌握结构体类型与变量的定义及初始化 ? 掌握结构体变量的引用
? 掌握结构体与数组、指针、函数等结合使用 ? 掌握共用体变量的定义与引用 ? 理解结构体与共用体的内存分配机制
前面章节所学的数据类型都是分散的、互相独立的，例如定义int a和char b两个变量，这两个变量是毫无内在联系的，但在实际生活和工作中，经常需要处理一些关系密切的数据，例如，描述公司一个员工的姓名、部门、职位、电话、E-mail地址等，由于这些数据的类型各不相同，因此，要想对这些数据进行统一管理，仅靠前面所学的基本类型和数组都很难实现。为此，C语言提供了另外两种构造类型，分别是结构体和共用体，本章将围绕这两种构造类型进行详细地讲解。
9.1 结构体类型和结构体变量
9.1.1 结构体类型定义
结构体是一种构造数据类型，把不同类型的数据整合在一起，每一个数据都称为该结构体类型的成员。在程序设计中，使用结构体类型时，首先要对结构体类型的组成进行描述，结构体类型的定义方式如下所示：
struct 结构体类型名称 { };
数据类型 成员名1; 数据类型 成员名2; ……
数据类型 成员名n;
在上述语法结构中，“struct”是定义结构体类型的关键字，其后是所定义的“结构体类型名称”，在“结构体类型名称”下的大括号中，定义了结构体类型的成员项，每个成员是由“数据类型”和“成员名”共同组成的。
例如，为了描述一组学生信息，该信息由学号（num）、姓名（name）、性别（sex）、年龄（age）、地址（address）等组成，我们可以使用下列语句定义一个名称为Student的结构体类型：
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struct Student { };
int num; char name[10]; char sex; int age;
char address[30];
在上述结构体类型的定义中，结构体类型Student由5个成员组成，分别是num、name、sex、age和address。
值得一提的是，结构体类型中的成员，也可以是一个结构体变量，例如，在学生信息中增加一项出生日期的信息，具体代码如下：
struct Date { };
struct Student {
int num; char name[10]; char sex;
struct Date birthday; int year; int month; int day;
} stu1;
在上述代码中，我们首先定义了结构体类型Date，该结构体类型由year、month、day三个成员组成；然后定义了结构体变量stu1，其中的成员birthday是Date结构体类型。student的类型结构如图9-1所示。
numnumnamenamesexsexyearyearbirthdaybirthdaymonthmonthdayday
图9-1 结构体类型Student的类型结构
注意：
1、 结构体类型定义以关键字struct开头，后面跟的是结构体类型的名称，该名称的命名规则与
变量名的命名规则相同。
2、 定义好一个结构体类型后，并不意味着立即分配一块内存单元来存放各个数据成员，它只是
告诉编译器，该结构体类型是由哪些数据类型的成员构成，各占多少个字节，按什么格式存储，并把它们当作一个整体来处理。
3、 结构体类型定义末尾括号后的分号不可缺少。
4、 结构体类型的成员可以是一个结构体变量，但不能是自身结构体类型的变量。
9.1.2 结构体变量的定义
上个小节只是定义了结构体类型，它仅相当于一个模型，其中并无具体数据，系统也不会为它分配内存空间。为了能在程序中使用结构体类型的数据，应该定义结构体类型的变量，并在其中存 2
博学谷——让IT教学更简单，让IT学习更有效 放具体的数据。下列是定义结构体变量的三种方式。
1、 先定义结构体类型，再定义结构体变量
定义好结构体类型后，就可以定义结构体变量了，定义结构体变量的语法格式如下所示：
struct 结构体类型名 结构体变量名;
例如：
struct student stu1, stu2;
上述示例定义了结构体类型变量stu1和stu2，这时变量stu1和stu2具有了结构体特征，它们各自存储了一组基本类型的变量，具体如图9-2所示。
stu1:stu2:201403001201403001Zhang SanZhang San201403002201403002Li YunLi YunManManWomanWoman23232525BeijingBeijingShanghaiShanghai
图9-2 变量stu1、stu2的存储结构
从图9-2中可以看出，变量stu1和stu2分别占据了一块连续的内存空间。 2、 在定义结构体类型的同时定义结构体变量
该方式的作用与第一种方式相同，其语法格式如下所示：
struct 结构体类型名称 {
数据类型 成员名1; 数据类型 成员名2; ……
数据类型 成员名n;
} 结构体变量名列表;
例如：
struct student {
int num; char name[10]; char sex;
} stu1, stu2;
上述代码在定义结构体类型student的同时，也定义了结构体类型变量stu1和stu2。其中变量stu1和stu2中包含的成员的数据类型都是一样的。
3、 直接定义结构体变量
除了上述两种方式外，我们还可以直接定义结构体变量，其语法格如下所示：
struct {
数据类型 成员名1; 数据类型 成员名2; …
数据类型 成员名n;
} 结构体变量名列表;
例如：
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struct {
int num; char name[10]; char sex;
} stu1, stu2;
上述代码同样定义了结构体变量stu1和stu2，但采用这种方式定义的结构体是没有类型名称，我们称之为匿名结构体。
注意：
结构体类型是用户自定义的一种数据类型，它同前面所介绍的简单数据类型一样，在编译时对结构体类型不分配空间。只有用它来定义某个变量时，才会为该结构体变量分配结构体类型所需大小的内存单元。
9.1.3 结构体变量的内存分配
结构体变量一旦被定义，系统就会为其分配内存。结构体变量占据的内存大小是按照字节对齐的机制来分配的。字节对齐就是字节按照一定规则在空间上排列。通常情况下，字节对齐满足两个原则，具体如下：
（1）结构体的每个成员变量相对于结构体首地址的偏移量，是该成员变量的基本数据类型（不包括结构体、数组等）大小的整数倍，如果不够，编译器会在成员之间加上填充字节。
接下来通过一个案例来打印出每个成员变量的地址，如例9-1所示。 例9-1
1 #include
char a; double b; int c; short d;
9 } s;
10 void main() 11 { 12 13 14 15 17 }
printf(\成员变量a的地址：%d\\n\printf(\成员变量b的地址：%d\\n\printf(\成员变量c的地址：%d\\n\printf(\成员变量d的地址：%d\\n\
16 printf(\成员变量d的地址：%d\\n\
运行结果如图9-3所示。
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