编辑“︁C 语言结构体访问”︁（章节）

= C语言结构体访问 =

== 介绍 ==
在C语言中，'''结构体'''（struct）是一种用户自定义的数据类型，允许将不同类型的数据组合成一个单一的复合类型。结构体的访问是指通过成员运算符（`.`或`->`）来获取或修改结构体成员的值。理解结构体访问是掌握C语言数据结构的关键步骤。

结构体访问主要有两种方式：
* '''直接访问'''：使用点运算符（`.`）访问结构体变量的成员。
* '''间接访问'''：通过指针使用箭头运算符（`->`）访问结构体指针指向的成员。

== 直接访问结构体成员 ==
直接访问适用于结构体变量本身（非指针）。语法如下：
<syntaxhighlight lang="c">
struct 结构体名 变量名;
变量名.成员名;
</syntaxhighlight>

=== 示例 ===
以下代码定义了一个`Student`结构体，并演示了直接访问其成员：
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float gpa;
};

int main() {
    struct Student student1;
    
    // 直接访问并赋值
    strcpy(student1.name, "Alice");
    student1.age = 20;
    student1.gpa = 3.7;
    
    // 直接访问并打印
    printf("Name: %s\n", student1.name);
    printf("Age: %d\n", student1.age);
    printf("GPA: %.2f\n", student1.gpa);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
Name: Alice
Age: 20
GPA: 3.70
</pre>

== 间接访问结构体成员（指针访问） ==
当使用结构体指针时，可以通过箭头运算符（`->`）访问成员。语法如下：
<syntaxhighlight lang="c">
struct 结构体名 *指针名;
指针名->成员名;
</syntaxhighlight>

=== 示例 ===
以下代码演示了通过指针访问结构体成员：
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    struct Point *p = malloc(sizeof(struct Point));
    
    // 间接访问并赋值
    p->x = 10;
    p->y = 20;
    
    // 间接访问并打印
    printf("Point coordinates: (%d, %d)\n", p->x, p->y);
    
    free(p);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
Point coordinates: (10, 20)
</pre>

== 结构体访问的实际应用 ==
结构体访问在以下场景中非常有用：
1. '''数据库记录'''：存储和访问学生、员工等数据。
2. '''图形编程'''：表示2D/3D坐标（如`Point`、`Rectangle`）。
3. '''硬件寄存器映射'''：通过结构体访问硬件寄存器。

=== 实际案例：学生管理系统 ===
以下代码模拟了一个简单的学生管理系统，使用结构体存储和访问学生信息：
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct Student {
    int id;
    char name[50];
    float marks[3]; // 存储3门课程的成绩
};

void printStudent(struct Student *s) {
    printf("ID: %d\n", s->id);
    printf("Name: %s\n", s->name);
    printf("Marks: %.2f, %.2f, %.2f\n", 
           s->marks[0], s->marks[1], s->marks[2]);
}

int main() {
    struct Student s1 = {1, "Bob", {85.5, 90.0, 78.5}};
    printStudent(&s1);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
ID: 1
Name: Bob
Marks: 85.50, 90.00, 78.50
</pre>

== 嵌套结构体访问 ==
结构体可以嵌套，即一个结构体的成员是另一个结构体。访问嵌套成员时，需要使用多个成员运算符。

=== 示例 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

struct Address {
    char city[50];
    char state[50];
};

struct Employee {
    int id;
    char name[50];
    struct Address addr; // 嵌套结构体
};

int main() {
    struct Employee emp = {101, "John", {"New York", "NY"}};
    
    // 访问嵌套结构体成员
    printf("Employee ID: %d\n", emp.id);
    printf("City: %s\n", emp.addr.city); // 嵌套访问
    printf("State: %s\n", emp.addr.state);
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出：'''
<pre>
Employee ID: 101
City: New York
State: NY
</pre>

== 结构体访问的底层原理 ==
结构体成员的访问在内存中是按偏移量计算的。假设结构体`S`的成员`m`的偏移量为<math>\text{offset}(S, m)</math>，则访问`var.m`等价于：
<math>
\text{\&var} + \text{offset}(S, m)
</math>

<mermaid>
graph LR
    A[结构体变量] --> B[成员1]
    A --> C[成员2]
    A --> D[成员3]
</mermaid>

== 常见问题与注意事项 ==
1. '''未初始化指针'''：访问未初始化的结构体指针会导致段错误。
2. '''内存对齐'''：结构体成员可能存在内存对齐问题，影响访问效率。
3. '''运算符混淆'''：`.`用于变量，`->`用于指针，不可混用。

== 总结 ==
结构体访问是C语言中操作复合数据的基础。掌握直接访问（`.`）和间接访问（`->`）是编写高效、可读性强的代码的关键。通过实际案例和嵌套结构体的学习，可以更好地理解其应用场景。

[[Category:编程语言]]
[[Category:C]]
[[Category:C 语言结构体与联合]]