3.5 结构体
在一些复杂的系统程序中，仅有一些基本类型（如字符型、整型和浮点型等）的数据是不够的，有时需要将一些各种类型的变量放在一起，形成一个组合形变量，即结构体变量（structure，又称结构或结构体）。
结构体（structure）是C语言应用比较多的一种数据结构，它可以有效地将各种数据（包括各种不同类型的数据）整合到一个数据体中，可以更好地实现程序的结构化，更方便地管理数据及对数据的操作。
在嵌入式系统开发中，一方面由于系统资源严重不足，另一方面由于各种变量相互通信、相互作用，所以正确合理使用结构体不仅可以为系统节约一部分宝贵的资源，而且可以简化程序的设计，使软件设计的可读性和可维护性都大大增强。
1.结构体的定义和引用
结构体的定义和引用主要有以下三个步骤。
1）定义结构体的一般形式结构体是一种构造类型，它由若干成员组成，每一成员可以是一个基本数据类型或者是一个构造类型。定义一个结构类型的一般形式为
struct 结构体名
{
结构体成员说明
};
结构体成员说明用来描述结构体由哪些成员组成，且每个成员必须做类型说明。结构体成员说明的格式为
类型标识符 成员名;
成员名的命名应符合标识符的命名规则，在同一结构体中不同分量不允许使用相同的名字。例如，定义一个名为stu的结构类型：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
};
在上述定义中，“struct stu”表示这是一个结构体类型，结构体名为“stu”。在该结构体中包含了7个结构体成员：int num，char name[30]，int age，long number，char sex，float secore[7]和char address[50]。在这7个结构体成员中，第1个和第3个成员为整型变量；第2个和最后一个成员为字符数组；第4个为长整型变量；第5个为字符变量；第6个为浮点型数组。注意，struct stu是程序开发人员自己定义的结构类型，它和系统定义的标准类型（如int、char和float等）一样可以用来定义变量的类型。
2）定义结构体类型变量上面定义的stuct student只是结构体的类型名，而不是结构体的变量名。为了正常执行结构体的操作，除了定义结构体的类型名外，还需要进一步定义该结构类型的变量名。定义一个结构体的变量名时，可采用以下3种方法进行。
方法一：先定义结构体，再声明结构体变量。
这种形式的定义格式如下：
struct 结构体名
{
结构体成员说明
};
定义好一个结构体后，就可以用它来定义结构体变量了。一般格式如下：
struct 结构体名 变量名1，变量名2，变量名3，…，变量名n;
例如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
};
struct stu student1，student2; //定义结构体类型变量student1和student2
struct stu student3，student4; //定义结构体类型变量student3和student4
在该例中，在定义了结构的类型struct stu之后，使用“struct stu student1，student2”和“struct stu student3，student4”定义的student1、student2、student3和student4即为struct stu类型的结构体变量。
方法二：在定义结构体类型的同时定义该结构体变量。
这种形式的定义格式如下：
struct 结构体名
{
结构体成员说明
}变量名1，变量名2，变量名3，…，变量名n;
例如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
}student1，student2，student3，student4;
也可以再定义更多的该结构体类型变量：
struct stu student5，student6;
方法三：直接定义结构体类型变量。这种形式的定义格式如下：
struct
{
结构体成员说明
}变量名1，变量名2，变量名3，…，变量名n;
例如：
struct
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
}student1，student2，student3，student4;
在上述3种方法中，都声明了student1、student2、student3和student4这4种变量，这些变量的类型完全相同，其中方法三与方法二的区别在于：方法三中省去了结构体名，而直接给出了结构体变量。
关于结构体有以下几点说明。
①结构体类型和结构体变量是两个不同的概念，对于一个结构体变量而言，在定义时一般先定义一个结构体类型，然后再定义该结构体变量为该种结构体类型。
②在定义一个结构体类型时，结构体名不占用任何存储空间，也不能对结构体名进行赋值、存取的运算，只是给出该结构的组织形式。结构体变量是一个结构体中的具体组织成员，编译器会给该结构体变量分配确定的存储空间，因此可以对结构体变量名进行赋值、存取和运算。
③结构体的成员也可以是一个结构变量，它可以单独使用，其作用与地位相当于普通变量的作用与地位。
④结构体成员可以与程序中的其他变量名相同，但两者表示不同的含义。
⑤结构体可以嵌套使用，一个结构体中允许包含另一个结构体。
⑥如果在程序中使用的结构体数目较多、规模较大时，可以先将它们集中定义在一个头文件中，然后用宏指令“#include”将该头文件包含在需要它们的源文件中。
3）结构体类型变量的引用定义了一个结构体变量后，就可以对它进行引用，即对其进行赋值、存取的运算了。一般情况下，结构体变量的引用是通过对其成员的引用来实现的。结构体变量成员引用的一般格式如下：
结构体变量名.成员名;
其中，“.”是存取成员的运算符。例如：
student1.num=2010003; //学生1的学号
student1.age=12; //学生1的年龄
对结构体变量进行引用时，还应遵循以下规则。
①结构体不能作为一个整体参加赋值、存取和运算，也不能整体作为函数参数或函数的返回值。对结构体所执行的操作，只能用“&”运算符取结构体的地址，或对结构体变量的成员分别加以引用。
②如果一个结构体变量中的成员又是另一个结构体变量，即出现结构体嵌套时，则需要采用若干个成员运算符，一级一级地找到最低级的成员，而且只能对这个最低级的结构元素进行存取访问。例如：
student1.birthday.month=12; //学生1的生日月份（嵌套结构）
注意，在此例中不能用student1.birthday.来访问student1变量的成员birthday，因为birthday本身也是一个结构体类型变量。
③结构体类型变量的成员可以像普通变量一样进行各种运算。例如：
student1.age++;
2.结构体的初始化
和其他类型的变量一样，对结构体类型的变量也可以在定义时赋初值进行初始化。例如：
struct
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
};
struct stu student1={2010003，“LiPing”，12，43010119981203126，’M’，{89，86，95，90，
77，94，68}，“湖南长沙”};
struct stu student2={2010004，“WangQian”，11，43010119990906123，’W’，{80，86，95，
87，79，96，77}，“湖南长沙”};
struct stu student3={2010005，“TianMinQin”，14，43010119960725122，’M’，{79，80，65，
83，77，94，78}，“湖南长沙”};
struct stu student4={2010006，“ChenLei”，13，43010119971116127，’W’，{89，84，59，87，
68，91，65}，“湖南长沙”};
3.结构体数组
如果数组中的每个元素都具有相同结构类型的结构体变量，则称该数组为结构体数组。结构体数组与变量数组的不同在于：结构体数组的每一个元素都是具有同一个结构体类型的结构体变量；它们都具有同一个结构体类型，都含有相同的成员项。
1）结构体数组的定义结构体数组的定义和结构体变量的定义方法类似，只需说明其为数组即可。例如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
};
struct stu student[4];
以上定义了一个数组student，其元素为struct stu类型数据，数组有4个元素。也可直接定义一个结构体数组，如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
}student[4];
或
struct
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
}student[4];
2）结构体数组的初始化结构体数组也可以在定义时赋初值，以进行初始化。例如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
}student[4]={{2010003，“LiPing”，12，43010119981203126，’M’，{89，86，95，90，77，
94，68}，“湖南长沙”}，{2010004，“WangQian”，11，43010119990906123，’W’，{80，
86，95，87，79，96，77}，“湖南长沙”}，struct stu student3={2010005，“TianMinQin”，
14，43010119960725122，’M’，{79，80，65，83，77，94，78}，“湖南长沙”}，struct stu
student4={2010006，“ChenLei”，13，43010119971116127，’W’，{89，84，59，87，68，
91，65}，“湖南长沙”}};
4.指向结构体类型数据的指针
一个结构体变量的指针就是该变量所占据的内存中的起始地址。可以设一个指针变量，用来指向一个结构体数组，此时该指针变量的值就是结构体数组的起始地址。
1）指向结构体变量的指针当一个指针变量用来指向一个结构体变量时，称之为结构体指针变量。结构体指针与数组指针、函数指针的情况相同，它的值是所指向的结构体变量的首地址。通过结构体指针就可以访问该结构体变量了。指向结构体变量的指针变量的一般形式为
struct 结构体类型名 *指针变量名;
或者
struct
{
结构体成员说明
}*指针变量名;
例如：
struct stu
{
int num; //定义学生的学号
char name[30]; //定义学生的姓名
int age; //定义学生的年龄
long number; //定义学生的身份证号码
char sex; //定义学生的性别
float secore[7]; //定义学生的7科考试成绩
char address[50]; //定义学生的家庭地址
};
struct stu *person;
在上述例子中定义了一个stu结构体的指针变量person。结构体指针变量在使用之前必须先对其进行赋初值。赋值时只能将结构体变量的首地址赋予该指针变量，不能将结构体名赋予该指针变量。
2）指向结构体数组的指针指针变量可以指向数组，同样指针变量也可以指向结构体数组及其元素。指向结构体数组的指针变量的一般形式如下：
struct 结构体数组名 *结构体数组指针变量名;
或者
struct
{
结构体成员说明
}*结构体数组指针变量名[];