구조체

구조체

• 구조체는 하나 이상의 변수(포인터 변수, 배열 포함)를 하나로 묶을 수 있는 복합 자료형으로, 다양한 형태의 데이터를 처리할 때 사용한다.
• 기본 자료형 변수를 묶어서 새로운 자료형을 만든 것이기 때문에 '사용자 정의 자료형'이라고 한다.
• struct 키워드를 사용하여 정의

struct 구조체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    ...
};

 

ex) 학생에 대한 데이터를 하나로 모은다면 학번, 이름, 전공, 학점 등의 정보가 있을 때

다음 구조체는 학생의 학번, 이름, 전공, 학점의 정보를 묶을 수 있도록 정의된 구조체이다.

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구조체 선언

struct 구조체이름 구조체변수이름;

struct student student1;

 

• 구조체의 정의와 구조체 변수의 선언을 동시에 할 수도 있다.

struct 구조체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    ...
}구조체변수이름;

struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
 }student1;

---

구조체 멤버 접근

• 변수로 선언한 구조체의 멤버에 접근할 때는 .(점)(멤버 연산자)을 사용

구조체변수이름.구조체멤버이름

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct student
{
	int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

int main(void)
{
	struct student student1;
    
    // .(점)으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    student1.number = 01;
    strcpy(student1.name, "김유빈");
    strcpy(student1.major, "사이버보안학과");
    student1.grade = 3.5;
    
    // .(점)으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("학번: %d\n", student1.number);
    printf("이름: %s\n", student1.name);
    printf("전공: %s\n", student1.major);
    printf("학점: %.2f\n", student1.grade);
    
    return 0;
}

실행결과
학번: 01
이름: 김유빈
전공: 사이버보안학과
학점: 3.50

★ name과 major는 배열이기 때문에 문자열 저장을 위해 strcpy 함수를 사용한다.

strcpy(저장될 배열명, 저장할 문자열)

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구조체 변수 선언+초기화

• 구조체 변수를 선언하는 동시에 값을 초기화하려면 { } 중괄호 안에 .(점)(멤버 연산자)과 멤버 이름을 적고 값을 할당한다.
• 이 방법을 사용하면 원하는 멤버 변수만을 초기화할 수 있다.
• 멤버 변수가 정의된 순서와 초기화 순서는 상관없으며, 초기화하지 않은 멤버 변수는 0으로 초기화된다.

struct 구조체이름 구조체변수이름 = { .멤버이름1 = 값1, .멤버이른2 = 값2 .. }

struct student student1 = { .학번 = 220101, .이름 = "김유빈', .전공 = "사이버보안학과", .학점 = 3.5};

 

• 멤버 이름과 할당 연산자 없이 값만 ,(콤마)로 구분하여 나열해도 된다.
• 단, 이 때는 구조체 멤버가 선언된 순서대로 넣고, 각 멤버의 자료형에 맞게 넣는다.
• 즉, 처음부터 순서대로 값을 채워 넣어야 하며 중간에 있는 멤버만 값을 할당하거나, 중간에 있는 멤버만 생략할 수는 없다.

struct 구조체이름 구조체변수이름 = { 값1, 값2, ... }

struct student student1 = { 220101, "김유빈", "사이버보안학과", 3.5 };

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구조체와 배열

• 구조체 배열은 변수 이름 뒤에 [ ] 대괄호를 붙인 뒤 크기를 설정한다.

struct 구조체이름 변수이름[크기];

 

• 구조체 배열에서 각 요소에 접근하려면 배열 뒤에 대괄호를 사용하며 대괄호 안에 인덱스를 지정해 준다.
• 여기서 멤버에 접근하려면 .(점)(멤버 연산자)을 사용한다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct student
{
	int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

int main(void)
{
	struct student arr[3];	// 크기가 3인 구조체 배열 생성
    int i;
    
    // 인덱스로 요소에 접근한 뒤 .(점)으로 멤버에 접근
    arr[0].number = 21012345;
    strcpy(arr[0].name, "김세종");
    strcpy(arr[0].major, "컴퓨터공학과");
    arr[0].grade = 3.5;
    
    arr[1].number = 21012346;
    strcpy(arr[1].name, "이세종");
    strcpy(arr[1].major, "소프트웨어학과");
    arr[1].grade = 2.5;
    
    arr[2].number = 21012347;
    strcpy(arr[2].name, "박세종");
    strcpy(arr[2].major, "데이터사이언스학과");
    arr[2].grade = 4.5;
    
    for(i=0; i<3; i++){
    	printf("학번 : %d\n", arr[i].number);
        printf("이름 : %s\n", arr[i].name);
        printf("전공 : %s\n", arr[i].major);
        printf("학점 : %.2f\n", arr[i].grade);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
실행결과
학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

학번 : 21012346
이름 : 이세종
전공 : 소프트웨어학과
학점 : 2.50

학번 : 21012347
이름 : 박세종
전공 : 데이터사이언스학과
학점 : 4.50

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구조체 배열을 선언하면서 초기화하려면 { } 중괄호 안에  { } 중괄호를 사용한다.

 

struct 구조체이름 변수이름[크기] = {{ .멤버이름1 = 값1, .멤버이름2 = 값2 ...},
				{ .멤버이름1 = 값3, .멤버이름2 = 값4 ...}
                                    ...
                                  };

struct student arr[3] = { { .학번 = 21012345, .이름 = "김세종", .전공 = "컴퓨터공학과", .학점 = 3.5 },
                          { .학번 = 21012346, .이름 = "이세종", .전공 = "소프트웨어학과", .학점 = 2.5 },
                          { .학번 = 21012347, .이름 = "박세종", .전공 = "데이터사이언스학과", .학점 = 4.5 } }

 

struct 구조체이름 변수이름[크기] = { { 값1, 값2 ... }, { 값3, 값4 ... }, ... };

struct student arr[3] = { { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 },
                          { 21012346, "이세종", "소프트웨어학과", 2.5 },
                          { 21012347, "박세종", "데이터사이언스학과", 4.5 } }

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구조체와 포인터

• 포인터는 메모리의 주소값을 저장하는 변수이다.
• 구조체를 가리키는 포인터를 구조체 포인터라고 한다.
• 변수이름 앞에 * 을 붙여 선언

struct 구조체이름 * 구조체포인터;

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구조체 포인터를 이용한 구조체의 멤버에 접근하는 방법

1. *(참조 연산자)를 이용하는 방법

(*구조체포인터).멤버변수이름

 

2. ->(화살표 연산자)를 이용하는 방법 ( ** 더 많이 사용 )

구조체포인터 -> 멤버변수이름

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#include <stdio.h>

struct student
{
	int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

int main(void)
{
	struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };
    struct student * ptr = &student1;
    
    printf("학번 : %d\n", (*ptr).number);
    printf("이름 : %s\n", (*ptr).name);
    printf("전공 : %s\n", (*ptr).major);
    printf("학점 : %.2f\n", (*ptr).grade);
    
    return 0;
}
실행결과
학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

 

#include <stdio.h>

struct student
{
	int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

int main(void)
{
	struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };
    struct student * ptr = &student1;
    
    printf("학번 : %d\n", ptr -> number);
    printf("이름 : %s\n", ptr -> name);
    printf("전공 : %s\n", ptr -> major);
    printf("학점 : %.2f\n", ptr -> grade);
    
    return 0;
}
실행결과
학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

 

 

• student형 포인터 변수 ptr이 구조체 변수 student1을 가리킨다.
• student형 포인터 변수 ptr을 이용해 다음과 같이 구조체 변수 student1에 접근한다.

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typedef

• typedef 선언은 기존에 존재하는 자료형의 이름에 새 이름을 부여한다.
• typedef 선언을 사용하여 이미 정의된 형식이나 사용자가 선언한 형식에 대한 보다 짧거나 의미 있는 이름을 생성할 수 있다.

typedef  기존_자료형  새롭게_선언할_자료형;

 

typedef unsigned int myint;

unsigned int num;
// 위 코드와 아래 코드는 같은 의미입니다.
myint num;

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• typedef를 이용하면 구조체 변수를 만들 때 struct 선언을 생략할 수 있다.
• typedef로 구조체를 정의하면서 별칭을 지정해 주면 된다.

struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

구조체 변수를 선언과 초기화해야 한다.
struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };

typedef 선언을 통해 struct student를 대신할 수 있도록 Student라는 이름을 정의할 수 있다.
typedef struct student Student;

struct 선언을 생략하고 구조체 변수 선언과 초기화를 할 수 있다.
Student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };

 

 

typedef로 구조체를 정의하면서 별칭을 지정

typedef struct 구조체이름
{
   멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
   멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
   멤버변수3자료형 멤버변수3이름;
    ...
} 구조체별칭;

 

 

• 구조체 이름 생략하는 방법도 있다. 단, 오른쪽과 같이 구조체의 이름을 생략하면 struct 선언을 추가하면서 변수를 선언할 수 없다.

Student student1;   // 가능한 선언
struct student student1;  // 불가능한 선언

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공용체

• 공용체는 union 키워드를 사용하여 선언하며, 구조체와 비슷하다.
• 모든 멤버 변수가 하나의 메모리 공간을 '공유'한다는 점만이 다르다.
• 모든 멤버 변수가 같은 메모리를 공유하므로, 공용체는 한 번에 하나의 멤버 변수만 사용할 수 있다.
• 공용체를 정의하는 방법은 키워드 struct 대신 union을 사용하는 것이다.

union 공용체이름
{
   멤버변수1자료형 멤버변수1이름;  
   멤버변수2자료형 멤버변수2이름;  
    ...
};

#include <stdio.h>

typedef struct snum		// 구조체 선언
{
	int a;
    int b;
    double c;
} Snum;

typedef union unum		// 공용체 선언
{
	int a;
    int b;
    double c;
} Unum;

int main(void)
{
	Snum sn;
    Unum un;
    printf("%p %p %p\n", &sn.a, &sn.b, &sn.c);
    printf("%p %p %p\n", &un.a, &un.b, &un.c);
    printf("%d %d\n", sizeof(Snum), sizeof(Unum));
    
    return 0;
}
실행결과
00DBFE50 00DBFE54 00DBFE58
00DBFE40 00DBFE40 00DBFE40
16 8

▶ Snum형 변수를 구성하는 멤버들의 주소값은 다른데 Unum형 변수를 구성하는 멤버들의 주소값은 동일하다는 것을 볼 수 있다.

sizeof 연산자로 자료형의 크기를 구하면 16과 8이 출력된다.

int는 4바이트, double은 8바이트이다.

여기서 16인 모든 멤버 크기를 합한 결과 16이고, 8은 멤버중에서가장 크기가 큰 double의 크기만 계산된 결과이다.

---

#include <stdio.h>

typedef union unum		// 공용체 선언
{
	int a;
    int b;
    double c;
} Unum;

int main(void)
{
	Unum un;		// 8바이트 메모리 할당
    
    un.a = 10;
    printf("%d\n", un.b);	// b 멤버 출력
    
    un.c = 11.1;		// c 멤버에 값 대입
    printf("%d\n", un.a);	// a 멤버 출력
    printf("%d\n", un.b);	// b 멤버 출력
    printf("%f\n", un.c);	// c 멤버 출력
    
    return 0;
}
실행결과
10
858993459
858993459
11.100000

  ▶ 처음에 a(상위 4바이트의 메모리 공간)에 10을 저장했다.

b는 int형 변수이므로 b 멤버에 접근할 경우 상위 4바이트의 공간을 참조하게 된다.

그런데 앞서 이 공간에 10을 저장했으므로 10이 출력된다.

c에 실수를 저장함으로써 결과적으로 상위 4바이트에 저장된 값을 덮어 써버린다.

실수를 저장하면서 덮어써버렸기 때문에, a, b(상위 4바이트)를 읽어서 출력하면 알 수 없는 값이 출력된다.

	구조체(struct)	공용체(union)
메모리	구조체의 각각의 멤버들은 모두 다른 메모리를 갖습니다. 따라서 각각 메모리의 시작 주소가 다릅니다.	공용체의 모든 멤버들은 모두 같은 메모리를 공유합니다. 따라서 각각의 멤버들은 시작 주소가 모두 동일합니다.
초기화	구조체 멤버들을 한 번에 초기화할 수 있습니다.	공용체의 초기화는 첫 번째 멤버에서만 초기화를 할 수 있습니다. 첫번째 멤버가 아닌 멤버를 초기화할 때는 .(멤버 접근 연산자)로 멤버를 직접 지정해야 합니다.
전체 크기	모든 구조체 멤버 크기의 합입니다.	가장 큰 멤버의 크기입니다.
접근	구조체의 모든 멤버에 접근할 수 있습니다.	하나의 멤버에만 접근할 수 있습니다.

 

---

열거형

• 열거형은 enum 키워드를 사용하여 선언한다.
• enumeration의 약자로서, 열거한다는 의미를 가진다.
• 초기화를 하지 않으면 열거된 순서에 따라 0부터 차례대로 증가한다

enum 열거형이름
{
    상수명1, 상수명2, ...
};

enum days_of_week
{
	mon, tue, wed, thu, fri, sat, sun	// 열거형 선언
};

위와 같은 형태이면 mon은 0, tue는 1, wed는 2, thu는 3, fri는 4, sat는 5, sun는 6

enum days_of_week
{
	mon=3, tue, wed, thu=50, fri, sat, sun	// 열거형 선언
};
위와 같은 형태이면 mon는 3, tue는 4, wed는 5, thu는 50, fri는 51, sat는 52, sun는 53

---

• 정의된 열거형은 다음과 같이 열거형 변수로 선언하여 사용할 수 있다.
• 열거형 변수는 int형과 같은 크기로 정수를 저장할 수 있는 공간이 할당된다.
• 또한 열거형 멤버를 저장하는 용도로 쓰인다.

enum 열거형이름 열거형변수이름;
enum days_of_week day;   // 열거형 변수 선언

#include <stdio.h>

enum days_of_week
{
	mon, tue, wed, thu, fri, sad, sun	// 열거형 선언
};

int main(void)
{
    enum days_of_week day;	// 열거형 변수 선언
    
    day = fri;	// 열거 멤버의 값 대입
    
    switch (day)	// 열거 멤버 판단
    {
    case mon:
    	printf("Hate Monday\n");
        break;
    case tue:
        printf("Annoy Tuesday\n"); 
        break;
    case wed:
        printf("Ignore Wednesday\n"); 
        break;
    case thu:
        printf("Smile Thursday\n"); 
        break;
    case fri:
        printf("Love Friday\n"); 
        break;
    case sat:
        printf("Enjoy Saturday\n"); 
        break;
    case sun:
        printf("Lazy Sunday\n"); 
        break;
    }
    return 0;
}
실행결과
Love Friday

▶ 위쪽 예제의 case 레이블에서 사용한 상수 mon, tue, wed...를 대신해서 0,1,2...를 삽입해도 결과는 동일하다.

mon, tue, wed... 같은 열거형 상수는 int형으로 표현되는 상수이기 때문이다.

열거형 멤버는 사실 정수 상수를 써서 작성할 수 있다.

그러나 열거형을 정의하면 요일 이름을 직접 사용할 수 있으므로 훨씬 읽기 쉬운 코드를 만들 수 있다.

 

★ struct와 만찬가지로, typedef를 사용하여 enum 키워드를 생략할 수 있다.

 

 

출처: https://sejong-kr.libguides.com/c.php?g=942235&p=6822369