[C/C++] 09 - 1 구조체 기초

-목차- 

1. 구조체 자료형 정의 및 변수 선언 방법

2. typedef와 구조체 자료형

3. 구조체의 메모리 구조 

4. 문자열 배열, 포인터와 구조체 변수에 대한 Assigment 연산

5. 구조체의 배열 

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1. 구조체 자료형 정의 및 변수 선언 방법  

○ 구조체

※ 구조체는 여러 자료형의 연속된 변수들로 구성된 집합체

 ex) 학생관리 프로그램의 각 학생에 대한 기록

- 이름, 학번, 나이, 전화번호, 전공 등 학생과 관련한 여러 자료

- 한 학생에 대한 여러 자료들을 개별적으로 다루기보다 하 곳에(하나의 변수로) 모아서 관리하는 것이 편리

 

 

※ C의 구조체 구조

- 구조체는 하나 이상의 멤버/필드 변수들로 구성된다

- 각 멤버/필드 변수들은 서로 다른 자료형을 가질 수 있다

 

 

※ 구조체는 일종의 자료형(Type) ★★

- 구조체 선언은 새로운 자료형을 정의하는 것으로 변수 선언과는 다르다

- 새로운 자료형의 이름은 "struct name" 이다

 

 

○ 구조체 자료형 정의 및 변수 선언 방법 

#include <stdio.h>

int main(void) {

	// 구조체 자료형의 정의
	struct student { 	// struct : 구조체 선언 시 필요한 키워드, student : 구조체 이름 
		int id;		// 구조체 멤버의 자료형 + 구조체 멤버의 이름
		char *pname;
		double points;
	};			// 마지막에 ; 빼먹지 말기 
	
	struct student s1, s2;
	
	s1.id = 1;
	s1.pname = "Kim";
	s1.points = 9.9;
	
	s2.id = 2;
	s2.pname = "Hwang";
	s2.points = 9.8;
	
	printf("[%d:%s] = %lf\n", s1.id,
			s1.pname, s1.points);
	printf("[%d:%s] = %lf\n", s2.id,
			s2.pname, s2.points);		
	
	return 0;
}

※ 구조체 자료형의 정의

 

 

※ 구조체 변수의 선언

- 앞서 정의한 구조체 자료형을 이용해 선언

 

 

※ 구조체 변수의 사용 <- 구조체 변수가 지역변수인 경우 

- 구조체 변수에 포함된 멤버 변수에 접근하기 위해서는 점 연산자를 사용해야 한다.

  구문 형식 : 구조체변수.멤버명

 

+) 다음 A, B, C 3개의 코드는 결과적으로 동일하다

- A는 구조체 자료형의 정의와 해당 구조체 변수 선언을 분리한 것

- B는 구조체 자료형의 정의와 해당 구조체 변수 선언을 동시에 한 것 (A에 비해 상대적으로 간결함) ★★★

- C는 구조체의 이름을 제거한 것 ( 해당 구조체를 가지는 또 다른 변수를 선언할 때 불편하기에 잘 쓰이지 않음)

 

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2. typedef와 구조체 자료형

▷ Syntax Error가 발생한 이유는 무엇일까?

- 사용할 함수 이전에 자료형을 미리 등록하지 않았기 때문 ★★

 

 

▷ 해결책은?

- typedef로서 아래 설명을 참고하자

 

 

○ typedef : 자료형 별명 만들기 ★★

※ typedef

- 복잡한 type 이름을 간단히 표시하기 위해 주로 사용

- 선언뿐만 아니라 정의까지 한번에 할 수 있음 

- 구문 형식

 

 

※ typedef를 통해 해결하기

#include <stdio.h>

typedef struct student {		// struct student라는 복잡한 자료형을 STUD라는 간단한 이름으로 표현 가능 
	int id;
	char *pname;
	double points;
} STUD;

void stud_printx(STUD s)
{
	printf("[%d:%s] = %lf\n", s.id,
			s.pname, s.points);
}

int main(void) 
{
	STUD s1;					// s1과 s2는 서로 같은 자료형이다(선언 시 사용한 자료형의 이름만 다른 것)
	struct student s2;
	
	s1.id = 1;
	s1.pname = "Kim";
	s1.points = 9.9;
	
	s2.id = 2;
	s2.pname = "Hwang";
	s2.points = 9.8;
	
	stud_printx(s1);
	stud_printx(s2);
	
	return 0;
}

- function declaration처럼 typedef를 통해 struct name을 미리 선언할 수 있다 (정의까지 한번에 가능)

 

 

+) 구조체 변수도 초기화 가능

- 배열의 초기화와 유사

- 멤버/필드 변수의 자료형과 초기화하는 값의 자료형이 일치하여야 함 ★★

#include <stdio.h>

typedef struct student {
	int id;
	char *pname;
	double points;
} STUD;

int main(void) 
{
	STUD s1 = {1, "Kim", 9.9};
	struct student s2 = {2, "Hwang", 9.8};
	
	return 0;
}

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3. 구조체의 메모리 구조

○ 구조체의 메모리 구조 ★★

- 구조체의 멤버들이 선언된 순서대로 연속하여 메모리 공간을 차지함

- 각 멤버들은 자신의 자료형에 해당하는 메모리 공간을 차지

 

ex)

32bit version 기준

 

 

○ 멤버 변수가 동일하지만 순서가 다른 경우

 

※ 메모리 크기와 멤버 주소 비교

#include <stdio.h>

typedef struct student {
	int id;
	char *pname;
	double points;
} STUD;

typedef struct student2 {
	int id;
	double points;
	char *pname;
} STUD2;

int main(void) 
{
	STUD s1  = {1,"Kim",9.9};
	STUD2 s2 = {2,9.8,"Hwang"};
	
	printf("%d",sizeof(s1.points));
	printf("%p, %d\n", &s1, sizeof(s1));
	printf("%p, %d\n", &s2, sizeof(s2));
	
	printf("[s1 id, pname, points] = %p, %p, %p\n",
			&s1.id, &s1.pname, &s1.points);
	printf("[s2 id, pname, points] = %p, %p, %p\n",
			&s2.id, &s2.points, &s1.pname);
		
	
	return 0;
}

- 위 코드의 결과는 다음과 같다

32 bit version 기준

 

※ 이러한 차이의 원인은 무엇일까?

32bit version 기준

- word alignment, 특정 자료형의 저장 위치가 정해져있기때문 ★★

- double형 (멤버) 변수의 경우 0x00000?에서 ?이 0이나 8인 주소에만 저장할 수 있다.

- int형 (멤버) 변수는 0, 4, 8, C인 주소에만 저장할 수 있다.

 

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4. 문자열 배열, 포인터와 구조체 변수에 대한 Assignment 연산 

#include <stdio.h>

void print_str (char *str)
{
	while (*str != '\0') 
		putchar(*str++);
}

int main(void) 
{
	char aMsg1[] = "Hello";
	char aMsg2[10];
	
	int aN1[] = {1,2,3};
	int aN2[3];
	
	aN2 = aN1;		// Syntax Error 발생 
	aMsg2 = aMsg1;		// Syntax Error 발생 
	
	print_str(aMsg1);
	print_str(aMsg2);
		
	
	return 0;
}

- 위의 코드에서 Syntax Error가 발생한다. 왜냐하면 배열은 배열 상수로서 대입 연산의 좌측에 올 수 없기때문이다.

 

 

 

○ 구조체 변수에 대한 Assignment 연산 ★★

※ 구조체 변수에 대해서는 Assignment 연산을 할 수 있을까?

- 전통(?) C언어에서는 지원하지 않았으나 현재는 가능하며 실제 값들이 모두 복사된다. ( 메모리의 내용이 그대로 복사, 허용되기는 하지만 남용하지 않아야 하며 일반적인 경우 비추천)

- s2 = {2,"Kang",9.8}; 이렇게는 대입 연산 불가능. 구조체 변수1 = 구조체 변수2 이렇게만 대입연산 가능

 

 

○ 문자열 배열과 포인터 

#include <stdio.h>

void foo(char *pstr) {
	printf("4:%d, %d",
			sizeof(pstr),
			sizeof(*pstr));
}

int main(void) 
{
	char msg[] = "123456789";
	char *pmsg = msg;
	int n = 0, *pn = &n;
	
	printf("0:%d\n", sizeof(pn));		// size of a pointer variable
	printf("1:%d\n", sizeof(msg));		// size of the array
	printf("2:%d\n", sizeof(pmsg));		// size of a pointer variable
	printf("3:%d\n", sizeof(*pmsg));	// size of 
	
	foo(msg);			// foo(pmsg);
	
	return 0;
}

- 위의 코드의 결과는 다음과 같다.

    0 : sizeof(pn)은 n에 대한 포인터 변수 pn의 메모리 크기

    1 : sizeof(msg)는 배열 msg의 메모리 크기

    2 : sizeof(pmsg)는 msg에 대한 포인터 변수 pmsg의 메모리 크기 (포인터 변수의 메모리 크기는 하나로 정해져 있음)

    3 : sizeof(*pmsg)는 문자열 msg의 첫번째 문자(pmsg와 메모리 공간을 공유하는 애)의 메모리 크기 ★★★

 

○ 배열, 포인터의 초기화 vs Assginment(=)

※ 배열 초기화 vs Assignment(=)

#include <stdio.h>

int main(void) 
{
	char msg1[10] = "123456789";	// 배열 초기화는 assignment 연산이 아님  
	char msg2[10];
	char msg3[10];
	
	int na1[5] = {1,2,3,4,5};
	int na2[5];
	int na3[5];
	
	msg2 = "987654321";		// 배열에 assignment 연산을 했기에 syntax error 
	na2 = {5,4,3,2,1};		// 배열에 assignment 연산을 했기에 syntax error
	
	msg3 = msg1;			// 배열에 assignment 연산을 했기에 syntax error
	na3 = na1;			// 배열에 assignment 연산을 했기에 syntax error
	
	
	return 0;
}

 

※ 배열의 포인터 변수 초기화 vs Assignment(=) 

#include <stdio.h>

int main(void) 
{
	char msg1[10] = "123456789";	// 배열 초기화는 assignment 연산이 아님  
	
	char *pmsg1 = msg1;		// 문자열 msg1의 주소를 담는 초기화 과정
	char *pmsg2 = "123456789";	// 문자열 상수 123456789(msg1과 다름)의 주소를 담는 초기화 과정
					// 참고로 msg1 : 동적 공간 속 stack에 존재하며 바뀔 수 있는 값
    					//   123456789 : 정적 공간 속 data에 존재하며 바뀔 수 없는 값  
                                    
	char *pmsg3;
	char *pmsg4;
	
	pmsg3 = "987654321";		// 정적 공간 속 data 987654321의 주소를 담는 과정. 에러 X. 
	
	pmsg4 = msg1;			// pmsg4는 배열이 아닌 포인터이기에 assignment연산이 가능 
	
	printf("%s %s %s %s\n",
			pmsg1, pmsg2, pmsg3, pmsg4);
	
	
	return 0;
}

 

 

 

○ 구조체 초기화 

#include <stdio.h>

typedef struct student1 {
	int id;
	char *pname;
	double points;
} STUD1;

typedef struct student2 {
	int id;
	char name[128];
	double points;
} STUD2;

int main(void) {
	STUD1 st11 = {1,"KIM",99.9} , st12, st13;	// 구조체 초기화 과정에서는 가능 
	STUD2 st21 = {2,"Hwang",99.8}, st22, st23;
	
	st12 = {3,"Park",89.9};			// 구조체 변수가 아닌 값을 assignment 연산 불가능  
	st22 = {4,"Choi",93.1};			// 구조체 변수가 아닌 값을 assignment 연산 불가능 
	
	st13.id = 1;				// 구조체 변수에 대해 점 연산자로 접근 가능 
	st13.pname = "Kim";
	st13.points = 91.9;
	
	st23.id = 2;
	st23.name = "Lee";			// 배열에 assginment하는 것은 불가능  
	st23.points = 92.1;
	
	return 1;
}

 

 

○ 구조체의 배열 

※ 구조체에 대한 배열도 가능함 

 

※ 첨자를 이용하여 배열 순회 가능 

#include <stdio.h>

typedef struct student {
	int id;
	char *pname;
	double points;
}  STUD; 

int main(void) {
	STUD pnuecs[3] = { {1,"Choi",9.9}, {2,"Park",0.1}, {3,"Kim",9.9}};
	
	int i = 0;
	while (i<3) {
		printf("[%d:%s] = %lf\n",
	        		// 지역변수로 선언된 배열에 대해 첨자연산으로 순회 가능 
				pnuecs[i].id, pnuecs[i].pname, pnuecs[i].points);	
				i++;
	}

	return 0;
}

 

+)  구조체 배열의 끝 표시 

※ 배열의 끝을 전달하는 방법은 다음과 같음

1. 배열의 크기 값을 함수 인자로 전달

2. 특별한 값을 가진 요소로 배열 끝을 표시 ex) NULL문자, '\0'로 끝을 표시하는 문자열

 

ex)

#include <stdio.h>

typedef struct student {
	int id;
	char *pname;
	double points;
}  STUD; 

int main(void) {
	STUD pnuecs[] = { {1,"Choi",9.9}, {2,"Park",0.1}, {3,"Kim",9.9}, 
    				  {4,"Lee",3.0}, {5,"Moon",9.5}, {6,"Kang",7.0},
                      {-1,NULL,0} };
	
	int i = 0;
	while (pnuecs[i].id >=0 ) { 
		printf("[%d:%s] = %lf\n", 
				pnuecs[i].id, pnuecs[i].pname, pnuecs[i].points);	
				i++;
	}

	return 0;
}