C 语言结构体指针

C语言结构体指针

介绍

结构体指针是C语言中指向结构体类型变量的指针，它允许通过指针间接访问和操作结构体成员。结构体指针在动态内存分配、函数参数传递和数据结构实现中具有重要作用，能够提高程序效率和灵活性。

基本语法

结构体指针的声明与普通指针类似，但类型为结构体：

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

struct Student student1 = {"Alice", 20, 3.8};
struct Student *ptr = &student1;  // 指向结构体的指针

访问成员

通过结构体指针访问成员有两种方式： 1. 使用箭头运算符（->） 2. 使用解引用运算符（*）配合点运算符（.）

示例1：箭头运算符

printf("Name: %s\n", ptr->name);  // 输出: Alice
printf("Age: %d\n", ptr->age);    // 输出: 20

示例2：解引用运算符

printf("GPA: %.1f\n", (*ptr).gpa);  // 输出: 3.8

动态内存分配

结构体指针常与动态内存分配函数结合使用：

struct Student *dynamicPtr = (struct Student*)malloc(sizeof(struct Student));
strcpy(dynamicPtr->name, "Bob");
dynamicPtr->age = 22;
dynamicPtr->gpa = 3.5;

// 使用后释放内存
free(dynamicPtr);

作为函数参数

结构体指针作为函数参数可以避免结构体拷贝的开销：

void printStudent(struct Student *s) {
    printf("Name: %s, Age: %d, GPA: %.1f\n", s->name, s->age, s->gpa);
}

// 调用
printStudent(&student1);  // 输出: Name: Alice, Age: 20, GPA: 3.8

指针数组与结构体

结构体指针数组可用于创建复杂数据结构：

struct Student class[3] = {
    {"Alice", 20, 3.8},
    {"Bob", 22, 3.5},
    {"Charlie", 21, 3.9}
};

struct Student *ptrArray[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    ptrArray[i] = &class[i];
    printf("%s\n", ptrArray[i]->name);  // 依次输出三个学生姓名
}

实际应用案例

案例1：学生管理系统

在管理大量学生记录时，使用结构体指针数组可以高效地进行排序和查找操作。

案例2：链表实现

结构体指针是实现链表节点的关键：

struct Node {
    int data;
    struct Node *next;  // 指向下一个节点的指针
};

内存布局可视化

graph LR A[结构体指针 ptr] --> B[结构体内存块] B --> C[name 成员] B --> D[age 成员] B --> E[gpa 成员]

常见错误与注意事项

1. 未初始化指针：访问未初始化的指针会导致未定义行为 2. 内存泄漏：动态分配后忘记释放内存 3. 悬垂指针：释放内存后继续使用指针 4. 运算符优先级：(*ptr).age 的括号不能省略，因为 . 的优先级高于 *

性能考虑

使用结构体指针而不是直接传递结构体可以：

• 减少函数调用时的内存拷贝
• 提高大型结构体的传递效率
• 允许函数修改原始结构体

进阶主题

指向指针的指针

处理嵌套指针时的语法：

struct Student **pptr = &ptr;
printf("Name: %s\n", (*pptr)->name);

灵活数组成员

C99引入的灵活数组成员常与结构体指针配合使用：

struct FlexArray {
    int length;
    int data[];  // 灵活数组成员
};

总结

结构体指针是C语言中强大的工具，它提供了：

• 高效的内存访问方式
• 动态数据结构实现能力
• 灵活的函数参数传递机制

掌握结构体指针的使用是成为熟练C程序员的重要一步。