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@ -359,7 +359,9 @@ int main() {
> >
> C 语言没有其他语言的对象（object）和类（class）的概念，struct 结构很大程度上提供了对象和类的功能。 > C 语言没有其他语言的对象（object）和类（class）的概念，struct 结构很大程度上提供了对象和类的功能。
## 2.4 声明结构体 ## 2.4 结构体的基本使用
### 2.4.1 声明结构体
* 语法： * 语法：
@ -518,13 +520,13 @@ int main() {
} }
``` ```
## 2.5 定义结构体变量 ### 2.4.2 定义结构体变量
### 2.5.1 概述 #### 2.4.2.1 概述
* 定义了新的数据类型（结构体类型）以后，就可以定义该类型的变量，这与定义其他类型变量的写法是一样的。 * 定义了新的数据类型（结构体类型）以后，就可以定义该类型的变量，这与定义其他类型变量的写法是一样的。
### 2.5.2 方式一 #### 2.4.2.2 方式一
* 语法： * 语法：
@ -602,7 +604,7 @@ int main() {
} }
``` ```
### 2.5.3 方式二 #### 2.4.2.3 方式二
* 语法： * 语法：
@ -673,7 +675,7 @@ int main() {
### 2.5.4 方式三 #### 2.4.2.4 方式三
* 语法： * 语法：
@ -743,14 +745,14 @@ int main() {
} }
``` ```
## 2.6 结构体变量中成员的获取和赋值 ### 2.4.3 结构体变量中成员的获取和赋值
### 2.6.1 概述 #### 2.4.3.1 概述
* 成员是结构体的一个组成部分，一般是基本数据类型、也可以是数组、指针、结构体等。结构体的成员也可以称为属性。 * 成员是结构体的一个组成部分，一般是基本数据类型、也可以是数组、指针、结构体等。结构体的成员也可以称为属性。
* 结构体和数组类似，也是一组数据的集合，结构体使用点号 `.` 获取单个成员，可以进行赋值和取值。 * 结构体和数组类似，也是一组数据的集合，结构体使用点号 `.` 获取单个成员，可以进行赋值和取值。
### 2.6.2 结构体成员逐个赋值 #### 2.4.3.2 结构体成员逐个赋值
* 语法： * 语法：
@ -845,7 +847,7 @@ int main() {
} }
``` ```
### 2.6.3 使用大括号一次性对结构体所有成员赋值 #### 2.4.3.3 使用大括号一次性对结构体所有成员赋值
* 语法： * 语法：
@ -945,7 +947,237 @@ int main() {
} }
``` ```
### 2.4.4 应用示例
* 需求：创建一个 Box 的结构体，在其中定义三个成员分别表示一个立方体的长、宽和高（长、宽、高可以由控制台输入），并且定义一个函数获取立方体的体积。
* 示例：
```c
#include <stdio.h>
/**
* 声明 Box 的结构体
*/
struct Box {
double length; // 长
double width; // 年龄
double height; // 高度
};
/**
* 获取 Box 的体积
* @param box
* @return
*/
double getVolume(struct Box box) {
return box.length * box.width * box.height;
}
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 创建结构体变量
struct Box box;
// 输入
printf("请输入长：");
scanf("%lf", &box.length);
printf("请输入宽：");
scanf("%lf", &box.width);
printf("请输入高：");
scanf("%lf", &box.height);
// 调用函数获取体积
printf("体积为：%.2lf\n", getVolume(box));
return 0;
}
```
### 2.4.5 总结
* `结构体`是一个`自定义数据类型`（构造类型），表示的是一种数据类型。
* `结构体变量`就是一个`具体`的`变量`，例如：
```c
int num = 10; // int 是数据类型，而 num 是一个具体的 int 类型的变量
```
```c
struct Car car ; // Car 是结构体数据类型，而 car 是一个具体的 Car 类型的变量
```
> [!NOTE]
>
> * 结构体就相当于是一个汽车图纸，是一个模板。而生产出来的具体的一辆辆的汽车，就类似于一个个的结构体变量。这些结构体变量都含有相同的成员， 将结构体变量的成员比作“零件”，同一张图纸生产出来的零件的作用都是一样的。
>
> ![](./assets/9.png)
>
> * 如果学过 Java 等面向对象的语言，就可以将`结构体`当做是`类`，而`结构体变量`当做是`对象`。但是，两者不是完全等价，因为其底层的内存结构是不一样的。
## 2.5 进一步认识结构体
### 2.5.1 结构体嵌套
* 之前说过，结构体中的成员可以包含以下数据类型：
* ① 基本数据类型：整型、浮点型、字符型、布尔型。
* ② 指针类型。
* ③ 枚举类型。
* ④ 结构体类型：
* 可以包含其他结构体作为成员（称为嵌套结构体）。
* 结构体指针。
* ⑤ 联合体类型。
* ⑥ 位域。
* 如果一个结构体的成员中是另外一个结构体，那么就构成了结构体嵌套。
> [!IMPORTANT]
>
> * 也许，你会有疑问，为什么结构体中的成员不能包含自己，如下所示：
>
> ```c
> struct A {
> int data;
> struct A self; // 错误，结构体不能包含自己
> };
> ```
>
> * 原因之一是`内存分配`问题，即：编译器会试图计算结构体`A`的大小，但是因为`A`中包含另一个`A`，这个`A`中又包含另一个`A`，这种嵌套会无限递归下去。编译器无法确定最终的大小，因为这个定义永远不会结束。
> * 原因之二是`逻辑上的循环`问题，即：如果结构体包含自己，这意味着每个结构体实例会包含另一个结构体实例，后者又包含另一个结构体实例，导致逻辑上的循环引用。这是不可能实现的，因为系统的内存和逻辑不能支持这种无穷递归。
> * 解决方案：虽然不能直接包含自己，但是可以通过`指针`来引用自身。指针有固定的大小（通常是4字节或8字节，取决于系统架构），因此不会造成上述的无限递归问题。
* 示例：
```c {7,15,17}
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/**
* 声明姓名结构体
*/
struct Name {
char firstName[50];
char lastName[50];
};
/**
* 声明学生的结构体
*/
struct Student {
int id; // 学号
struct Name name; // 姓名
char gender; // 性别
int age; // 年龄
char address[50]; // 地址
};
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 定义结构体变量并赋值
struct Student stu1 = {1001, {"张", "三"}, 'M', 20, "北京市海淀区"};
printf("学号: %d\n", stu1.id);
printf("姓名: %s\n", strcat(stu1.name.firstName, stu1.name.lastName));
printf("性别: %c\n", stu1.gender);
printf("年龄: %d\n", stu1.age);
printf("地址: %s\n", stu1.address);
printf("\n");
// 定义结构体变量并赋值
struct Name name = {.firstName = "李", .lastName = "四"};
struct Student stu2 = {1002, name, 'F', 21, "上海市浦东新区"};
printf("学号: %d\n", stu2.id);
printf("姓名: %s\n", strcat(stu2.name.firstName, stu2.name.lastName));
printf("性别: %c\n", stu2.gender);
printf("年龄: %d\n", stu2.age);
printf("地址: %s\n", stu2.address);
return 0;
}
```
* 示例：
```c {6,15,21}
#include <stdio.h>
/**
* 声明日期的结构体
*/
struct Date {
int year;
int month;
int day;
};
/**
* 声明员工的结构体
*/
struct Employee {
int id; // 员工编号
char name[20]; // 员工姓名
char gender; // 员工性别
int age; // 员工年龄
char address[30]; // 员工住址
struct Date hireDate; // 员工的入职时间
};
int main() {
// 禁用 stdout 缓冲区
setbuf(stdout, nullptr);
// 定义员工结构体的变量
struct Employee employee = {1001, "张三", 'M', 20, "北京市海淀区",
{2018, 10, 1}};
printf("员工编号: %d\n", employee.id);
printf("员工姓名: %s\n", employee.name);
printf("员工性别: %c\n", employee.gender);
printf("员工年龄: %d\n", employee.age);
printf("员工住址: %s\n", employee.address);
printf("入职时间: %d-%d-%d\n", employee.hireDate.year
, employee.hireDate.month, employee.hireDate.day);
printf("\n");
// 定义员工结构体的变量
struct Date hireDate = {2019, 10, 1};
struct Employee employee2 = {.id = 1002,
.name = "李四",
.gender = 'F',
.age = 21,
.address = "上海市浦东新区"};
employee2.hireDate = hireDate;
printf("员工编号: %d\n", employee2.id);
printf("员工姓名: %s\n", employee2.name);
printf("员工性别: %c\n", employee2.gender);
printf("员工年龄: %d\n", employee2.age);
printf("员工住址: %s\n", employee2.address);
printf("入职时间: %d-%d-%d\n", employee2.hireDate.year,
employee2.hireDate.month, employee2.hireDate.day);
return 0;
}
```
@ -957,127 +1189,4 @@ int main() {
在C语言、C++等编程语言中，结构体（`struct`）是一种用户自定义的数据类型，可以包含不同类型的数据字段。结构体的目的是将多个不同类型的数据组合在一起形成一个整体。结构体中可以包含以下数据类型：
1. **基本数据类型**：
- 整型 (`int`, `short`, `long`, `unsigned int`, `unsigned long` 等)
- 浮点型 (`float`, `double`)
- 字符型 (`char`)
- 布尔类型 (`bool`，通常在C++中使用)
2. **指针类型**：
- 指向特定数据类型的指针（如 `int*`, `char*` 等）
- 函数指针（如 `int (*funcPtr)(int, int)`）
3. **数组类型**：
- 定长数组（如 `int arr[10]`, `char str[50]`）
- 字符串数组（C语言中的字符数组用于存储字符串）
4. **枚举类型**：
- 枚举类型（如 `enum day {SUN, MON, TUE}`）
5. **结构体类型**：
- 可以包含其他结构体作为成员（称为嵌套结构体）
- 结构体指针
6. **联合体类型（union）**：
- 可以包含联合体（`union`），用于多个成员共享同一块内存。
7. **位域（Bit fields）**：
- 在C语言中，结构体中可以使用位域来精确控制字段占用的比特位。
示例代码：
```c
#include <stdio.h>
// 定义结构体
struct Person {
char name[50]; // 字符数组
int age; // 整型
float height; // 浮点型
struct Address { // 嵌套结构体
char city[50];
int zipCode;
} address;
};
int main() {
// 创建结构体变量
struct Person person1 = {"Alice", 30, 5.6, {"New York", 10001}};
// 访问结构体成员
printf("Name: %s\n", person1.name);
printf("Age: %d\n", person1.age);
printf("Height: %.1f\n", person1.height);
printf("City: %s\n", person1.address.city);
return 0;
}
```
结构体是灵活且强大的工具，允许我们将各种类型的数据组合在一起，便于代码管理与逻辑抽象。
结构体不能直接包含自己作为成员，这是因为这样会导致**无限递归定义**，结构体的大小无法确定，编译器无法正确分配内存。
### 原因详解：
1. **内存分配问题**：
假设你定义一个结构体`struct A`，其中包含一个类型为`struct A`的成员：
```c
struct A {
int data;
struct A self; // 错误，结构体不能包含自己
};
```
编译器会试图计算结构体`A`的大小，但是因为`A`中包含另一个`A`，这个`A`中又包含另一个`A`，这种嵌套会无限递归下去。编译器无法确定最终的大小，因为这个定义永远不会结束。
2. **逻辑上的循环**：
如果结构体包含自己，这意味着每个结构体实例会包含另一个结构体实例，后者又包含另一个结构体实例，导致逻辑上的循环引用。这是不可能实现的，因为系统的内存和逻辑不能支持这种无穷递归。
### 可行的解决方案：
虽然不能直接包含自己，但是可以通过**指针**来引用自身。指针有固定的大小（通常是4字节或8字节，取决于系统架构），因此不会造成上述的无限递归问题。
### 示例：通过指针包含自身
```c
#include <stdio.h>
// 定义结构体
struct Node {
int data;
struct Node* next; // 使用指针引用自己
};
int main() {
// 创建结构体节点
struct Node node1;
struct Node node2;
// 初始化数据
node1.data = 1;
node2.data = 2;
// 链接节点
node1.next = &node2;
node2.next = NULL; // 最后一个节点的 next 指针为 NULL
// 访问节点
printf("Node 1 data: %d\n", node1.data);
printf("Node 2 data: %d\n", node1.next->data);
return 0;
}
```
在这个例子中，`struct Node`中包含了一个指向同类型结构体的指针`next`，这样可以形成链表等数据结构。通过使用指针，避免了无限递归定义，并且能达到引用自身的目的。
### 总结：
- 结构体不能直接包含自身作为成员，因为会导致编译器无法确定结构体的大小，产生无限递归。
- 可以通过使用指针来实现结构体引用自身的需求。