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结构体与自定义数据类型

Kingcq2026/7/7大约 5 分钟C/C++ 语言与程序设计C结构体structtypedef

学习目标

学完本篇，你会理解：

  • 为什么需要结构体这种复合类型。
  • 如何定义和使用 struct。
  • typedef 如何简化类型名。
  • 如何访问结构体成员。
  • 嵌套结构体的基本用法。
  • 结构体数组的初步概念。

为什么需要结构体

之前我们学的变量都是单一类型：int、char、double。但现实中很多事物需要多个属性一起描述。比如一个学生，有学号、姓名、成绩，这些属性类型不同，却属于同一个人。

如果每个属性都用单独的变量，数据零散、容易混乱。结构体可以把这些属性打包成一个整体。

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

这一整包就是一个“学生”类型。

结构体的定义与使用

定义结构体类型的同时可以创建变量：

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

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

int main(void) {
    struct Student s1;

    s1.id = 1;
    strcpy(s1.name, "Alice");
    s1.score = 89.5;

    printf("学号：%d\n", s1.id);
    printf("姓名：%s\n", s1.name);
    printf("成绩：%.1f\n", s1.score);

    return 0;
}

注意，字符串不能直接用 s1.name = "Alice"; 赋值，因为 name 是数组名，不能整体赋值。要用 strcpy。

typedef 简化类型名

每次写 struct Student 有点啰嗦。用 typedef 可以给它起个短名字：

#include <stdio.h>

typedef struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float score;
} Student;

int main(void) {
    Student s1;  // 不用再加 struct
    s1.id = 2;
    printf("学号：%d\n", s1.id);
    return 0;
}

也可以定义时直接省略标签名：

typedef struct {
    int id;
    char name[20];
    float score;
} Student;

两种写法都可以，第一种写法保留了 struct Student 这个完整名字，某些场景更灵活。

访问结构体成员

用 . 运算符访问成员：

Student s;
s.id = 100;
strcpy(s.name, "Bob");
s.score = 92.0;

也可以在定义时直接初始化：

Student s = {100, "Bob", 92.0};

按成员顺序写，清晰直观。

嵌套结构体

结构体里还可以放另一个结构体。比如学生有出生日期：

#include <stdio.h>

typedef struct {
    int year;
    int month;
    int day;
} Date;

typedef struct {
    int id;
    char name[20];
    Date birthday;  // 嵌套结构体
    float score;
} Student;

int main(void) {
    Student s = {1, "Carol", {2005, 8, 15}, 88.0};

    printf("%s 的生日是 %d-%d-%d\n",
           s.name, s.birthday.year, s.birthday.month, s.birthday.day);

    return 0;
}

访问嵌套成员时，用多个 . 逐层深入：s.birthday.year。

结构体的内存对齐

你可能注意到一个现象：一个包含 char 和 int 的结构体，其 sizeof 可能不等于各成员大小之和。这是因为编译器会在成员之间插入"填充字节"来对齐内存，以提高 CPU 的访问效率。

struct Example {
    char c;    // 1 字节
    // 这里会填充 3 个字节
    int i;     // 4 字节
};
printf("%zu\n", sizeof(struct Example));  // 通常输出 8，而不是 5

初学阶段无需深究，只需要知道 sizeof 结构体 >= 各成员大小之和，不要凭"感觉"假设结构体的大小即可。

结构体数组初步

既然 int 可以组成数组，结构体当然也可以：

Student class[3] = {
    {1, "Alice", {2004, 1, 10}, 90.0},
    {2, "Bob",   {2005, 3, 22}, 85.5},
    {3, "Carol", {2005, 8, 15}, 88.0}
};

常见错误

  1. 忘记 typedef 时写 Student s;。如果你写的是 struct Student { ... };，后面就必须用 struct Student s;。
  2. 字符串直接赋值给字符数组。s.name = "Alice"; 是错的，用 strcpy。
  3. 结构体之间比较。不能直接用 == 比较两个结构体，要逐个成员比较。

结构体可能包含填充字节

struct Example {
    char flag;
    int value;
};

sizeof(struct Example) 可能大于两个成员大小之和，因为编译器会插入填充以满足对齐。不要把结构体内存直接当成稳定的文件或网络格式；不同 ABI、编译选项和平台的布局可能不同。

协议序列化应逐字段编码，并明确字节序和宽度。

结构体赋值会逐成员复制值

Student b = a;

若成员都是整数和内嵌数组，结构体赋值会复制这些成员。若成员含指针，只会复制指针值，不会自动复制其指向的数据。这与后面 C++ 浅拷贝问题是同一根源。

大结构体可用只读指针传参

void print_student(const Student *student) {
    if (student == NULL) return;
    printf("%s\n", student->name);
}

按值传递会复制整个结构体；指针传递避免复制，并通过 const 表明不修改。小型结构体按值传递也完全合理，选择取决于语义和成本，而不是死记“结构体必须传指针”。

指定初始化让字段更清楚

Student student = {
    .id = 1,
    .name = "Alice",
    .score = 95.0f
};

C99 指定初始化不依赖成员书写顺序，新增字段时也更不容易把值放错位置。

小结

  • 结构体把不同类型的数据打包成一个整体，便于描述复杂对象。
  • 用 . 访问成员，定义时可以用 typedef 简化类型名。
  • 结构体可以嵌套，也可以组成数组。

下一篇预告

下一篇《结构体指针与结构体数组》会讲指向结构体的指针、-> 运算符，以及结构体数组的遍历和传参。

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