C语言程序设计：结构体定义与使用

# 1. 介绍结构体

#### 1.1 结构体的概念和作用
在C语言中，结构体是一种自定义的数据类型，可以用来存储不同类型的数据项。结构体使得可以将相关的数据分组存储，方便管理和操作。

#### 1.2 结构体的定义和声明
在C语言中，使用关键字`struct`来定义结构体。下面是一个简单的结构体定义示例：

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

#### 1.3 结构体成员的访问和赋值
可以使用`.`操作符来访问和赋值结构体中的成员变量，示例如下：

struct Person person1;
strcpy(person1.name, "Alice");
person1.age = 25;
person1.height = 1.75;

通过上述示例，我们介绍了结构体的基本概念、定义和成员的访问赋值操作。接下来，我们将继续探讨结构体的高级应用。

# 2. 结构体的高级应用

结构体是一种数据类型，它可以存储不同类型的数据，并且可以按照自定义的规则组织和访问这些数据。除了基本的定义和使用外，结构体还有一些高级的应用，包括结构体嵌套与引用、结构体指针的使用以及结构体数组的定义和操作。

### 2.1 结构体嵌套与引用

在结构体中，我们可以定义其他结构体作为成员，这就是结构体的嵌套。通过嵌套，我们可以构建更复杂的数据结构，增加结构体的灵活性和可读性。下面是一个示例，演示了如何使用结构体的嵌套和引用：

#include <stdio.h>

// 定义一个学生结构体
struct Student {
    char name[20];
    int age;
};

// 定义一个班级结构体，包含多个学生
struct Class {
    int classId;
    struct Student students[3];
};

int main() {
    // 创建一个班级对象，并赋值
    struct Class cls;
    cls.classId = 1;
    strcpy(cls.students[0].name, "Tom");
    cls.students[0].age = 18;
    // 访问班级对象的成员
    printf("Class ID: %d\n", cls.classId);
    printf("Student Name: %s\n", cls.students[0].name);
    printf("Student Age: %d\n", cls.students[0].age);
    return 0;
}

**代码说明：**

- 在示例中，我们定义了一个学生结构体和一个班级结构体。
- 班级结构体中的成员`students`是一个学生结构体数组。
- 在`main()`函数中，我们创建了一个班级对象`cls`，并通过赋值给其成员进行初始化。
- 最后，我们通过`printf()`函数打印了班级对象的成员，包括班级ID、学生姓名和年龄。

**代码输出：**

Class ID: 1
Student Name: Tom
Student Age: 18

通过结构体的嵌套和引用，我们可以更方便地组织和访问多个相关的数据。

### 2.2 结构体指针的使用

除了直接使用结构体变量，我们还可以通过指针来操作结构体的成员。结构体指针可以用于动态创建和访问结构体对象，提供了更灵活的方式来操作结构体数据。下面是一个示例，演示了如何使用结构体指针：

#include <stdio.h>

// 定义一个学生结构体
struct Student {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    // 创建一个学生对象并赋值
    struct Student stu;
    strcpy(stu.name, "Tom");
    stu.age = 18;
    // 创建学生对象的指针
    struct Student *ptr = &stu;
    // 通过指针访问结构体成员
    printf("Student Name: %s\n", ptr->name);
    printf("Student Age: %d\n", ptr->age);
    return 0;
}

**代码说明：**

- 在示例中，我们定义了一个学生结构体。
- 首先，我们创建一个学生对象`stu`，并为其成员赋值。
- 然后，我们使用指针`ptr`指向此学生对象。
- 最后，通过指针`ptr`访问了结构体成员，使用`->`运算符。

**代码输出：**

Student Name: Tom
Student Age: 18

通过结构体指针，我们可以动态地操作和修改结构体的成员，使结构体的使用更加灵活和便捷。

### 2.3 结构体数组的定义和操作

在某些情况下，我们可能需要创建多个相同类型的结构体对象。结构体数组提供了一种简洁的方式来管理多个结构体对象，实现批量操作和处理。下面是一个示例，演示了如何定义和操作结构体数组：

#include <stdio.h>

// 定义一个学生结构体
struct Student {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    // 创建学生对象的数组
    struct Student students[5];
    // 给学生对象赋值
    strcpy(students[0].name, "Tom");
    students[0].age = 18;
    strcpy(students[1].name, "Alice");
    students[1].age = 17;
    // 打印学生对象的信息
    printf("Student 1 Name: %s\n", students[0].name);
    printf("Student 1 Age: %d\n", students[0].age);
    printf("Student 2 Name: %s\n", students[1].name);
    printf("Student 2 Age: %d\n", students[1].age);
    return 0;
}

**代码说明：**

- 在示例中，我们定义了一个学生结构体。
- 然后，我们创建了一个包含5个学生对象的结构体数组`students`。
- 通过索引和赋值的方式，给学生对象赋予姓名和年龄。
- 最后，我们打印了学生对象的信息。

**代码输出：**

Student 1 Name: Tom
Student 1 Age: 18
Student 2 Name: Alice
Student 2 Age: 17

通过结构体数组，我们可以方便地使用循环等方式对多个结构体对象进行批量操作，提高了代码的可读性和效率。

# 3. 结构体与函数

结构体在函数中的使用非常灵活，可以作为函数参数、函数返回值以及进行结构体成员的操作和修改。下面将详细介绍结构体在函数中的应用。

#### 3.1 结构体作为函数参数

结构体作为函数参数时，可以直接传递结构体变量或者结构体指针。传递结构体变量时，函数对结构体进行操作，不会改变原来的值；传递结构体指针时，函数可以直接修改结构体变量的值。

示例代码如下（使用C语言）：

#include <stdio.h>

// 定义学生结构体
struct Student {
    char name[20];
    int age;
    float score;
};

// 函数参数为结构体变量
void printStudent(struct Student stu) {
    printf("Name: %s\n", stu.name);
    printf("Age: %d\n", stu.age);
    printf("Score: %.2f\n", stu.score);
}

// 函数参数为结构体指针
void modifyStudent(struct Student* stu) {
    strcpy(stu->name, "Lucy");
    stu->age = 20;
    stu->score = 95.5;
}

int main() {
    // 创建学生结构体变量
    struct Student stu = {"Tom", 18, 90.5};

    // 打印学生信息
    printf("Before modify:\n");
    printStudent(stu);

    // 修改学生信息
    modifyStudent(&stu);

    // 打印学生信息
    printf("After modify:\n");
    printStudent(stu);
    return 0;
}

代码分析：

- 定义了一个`Student`结构体，包含姓名、年龄和分数三个成员。
- `printStudent`函数接收一个`Student`类型的参数，打印结构体的成员。
- `modifyStudent`函数接收一个指向`Student`类型的指针，可以修改结构体的成员值。
- 在`main`函数中创建了一个学生结构体变量`stu`。
- 首先调用`printStudent`函数打印初始的学生信息。
- 然后调用`modifyStudent`函数修改学生信息。
- 最后再次调用`printStudent`函数打印修改后的学生信息。

运行结果如下：

Before modify:
Name: Tom
Age: 18
Score: 90.50
After modify:
Name: Lucy
Age