프로그래밍 언어/[ C ]

[ C ] 08. 구조체

kim.svadoz 2020. 8. 13. 10:13

[ 구조체 ]

구조체는 struct 키워드로 정의한다.

struct 구조체이름{
    자료형 멤버이름;
    ...
};

// 구조체는 정의만 해서 사용할 수가 없다. 구조체도 변수로 선언해서 사용한다.

struct 구조체이름 변수이름;

ex.

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS            // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <string.h>        // strcpy 함수가 선언된 헤더 파일

struct Person{        // 구조체 정의
    char name[20];            // 구조체 멤버 1
    int age;                // 구조체 멤버 2
    char address[100];        // 구조체 멤버 3
}

int main(){
    struct Person p1;        // 구조체 변수 선언

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    strcpy(p1.name, "홍길동");
    p1.age = 30;
    strcpy(p1.address, "경기도 분당구 삼평동");

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("이름: %s\n", p1.name);        // 이름 : 홍길동
    printf("나이: %d\n", p1.age);            // 나이 : 30
    printf("주소: %s\n", p1.address);        // 주소 : 경기도 분당구 삼평동

    return 0;
}

# 실행 결과
이름 : 홍길동
나이 : 30
주소 : 경기도 분당구 삼평동

구조체는 보통 main함수 바깥에 정의한다. 만약 함수 안에 구조체를 정의하면 해당 함수안에서만 구조체를 사용할 수 있다.
정의한 구조체를 사용하려면 구조체 변수를 선언해야하고 구조체 이름 앞에 반드시 struct 키워드를 붙인다.
구조체 멤버에 접근할 때는 .을 사용한다. p1.age = 30과 같이 구조체 멤버에 접근한 뒤 값을 할당하고, p1.age같이 값을 가져온다. p1.name등의 문자열 멤버는 =(할당연산자)로 저장할 수 없으므로 strcpy함수를 사용해야한다.
구조체정의와 선언을 따로하지않고 동시에 변수를 선언할 수 있다.

struct 구조체이름{
    자료형 멤버이름;
} 변수명;

구조체 변수를 선언함과 동시에 초기화 할 수 있다.

struct Person{
    char name[20];
    int age;
    char address[100];
};

int main(){
    struct Person p1 = { .name = "홍길동", .age = 30, .address="경기도 분당구 삼평동"};
    struct Person p2 = { .name = "김성현", .age = 28, .address="서울시 관악구 신림동"};
    ...
}
...

typedef로 구조체 선언하기

일일이 struct 키워드를 붙이기 귀찮으니 별칭을 지정하는 방법으로 strcut 키워드를 생략해보자.

typedef struct 구조체이름{
    자료형 멤버이름;
} 구조체별칭;

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS            // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <string.h>        // strcpy 함수가 선언된 헤더 파일

typedef struct _Person{
    char name[20];            // 구조체 멤버 1
    int age;                // 구조체 멤버 2
    char address[100];        // 구조체 멤버 3
} Person;                // typedef를 사용하여 구조체 별칭을 Person으로 정의

int main(){
    Person p1;        // 구조체 별칭 Person으로 변수 선언

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    strcpy(p1.name, "홍길동");
    p1.age = 30;
    strcpy(p1.address, "서울시 용산구 한남동");

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("이름: %s\n", p1.name);            // 이름 : 홍길동
    printf("나이: %s\n", p1.age);                // 나이 : 30
    printf("주소: %s\n", p1.address);            // 주소 : 서울시 용산구 한남동

    return 0;
}

# 실행 결과
이름 : 홍길동
나이 : 30
주소 : 서울시 용산구 한남동

만약에 구조체 별칭을 사용하지 않고 구조체 이름으로 변수를 선언하고 싶다면?

struct _Person p1;        // 구조체 이름으로 변수 선언

=>struct _Person p1;과 Person p1은 완전히 같다.

typedef 활용하기

typedef는 자료형의 별칭을 만드는 기능이다. 따라서 구조체뿐만 아니라 모든 자료형의 별칭을 만들 수 있다.

typedef 자료형 별칭
typedef 자료형* 별칭

typedef int MYINT;            // int를 별칭 MYINT로 정의
typedef int* PMYINT;        // int 포인터를 별칭 PMYINT로 정의

MYINT num1;            // MYINT로 변수 선언
PMYINT numPtr1;        // PMYINT로 포인터 변수 선언

numPtr1 = &num1;        // 포인터에 변수의 주소 저장
                       // 사용방법은 일반 변수, 포인터와 같다.

이렇게 typedef로 정의한 별칭을 사용자정의 자료형, 사용자 정의 타입이라 부른다.
여기서 PMYINT는 안에 *가 이미 포함되어 있으므로 포인터 변수를 선언할 때 *를 붙여버리면 이중포인터가 되므로 사용에 주의해야한다.

PMYINT *numPtr1;            // PMYINT에는 *가 이미 포함되어 있어서 이중 포인터가 선언됨
int* *numPtr2;                // PMYINT와 같은의미. 이중 포인터!

struct 뒤에 붙는 구조체 이름은 원래 구조체 태그(tag)라고 부른다.(공용체, 열거형도 마찬가지로 공용체 태그, 열거형 태그라 부름). 그리고 typedef로 정의한 구조체 별칭은 사용자 정이 타입의 이름이라 할 수 있다.

struct TAG{
    자료형 멤버이름;
};

typedef struct TAG{
    자료형 멤버이름;
} 타입이름;

C언어는 나온지가 오래되다 보니 여러 관습이 남아 있는데 구조체 태그와 타입 이름을 구분하기 위해 관례상 태그 앞에 _, _tag, tag를 붙이고 있따. 코드에 따라서 태그 뒤에 _t를 붙이기도 한다.
구조체 태그와 타입이름은 사실상 같은 구조체를 지칭하므로 이름을 완전히 다르게 지을 필요는 없다. 요즘은 구조체 태그와 타입이름을 똑같이 만들기도 한다.

익명구조체

typedef 구조체 별칭을 정의할 때 매번 구조체 이름을 지정해주는것도 번거롭다. 이때는 익명 구조체(anonymous structure)를 사용하면 구조체 이름을 지정하지 않아도 된다.

typedef struct {
    자료형 멤버이름;
} 구조체 별칭;

#define _CRTR_SECURE_NO_WARNINGS        // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct{
    char name[20];
    int age;
    char address[100];
} Person;            // typedef를 사용하여 구조체 별칭을 Person으로 정의

int main(){
    Person p1;            // 구조체 별칭 Person으로 변수 선언

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    strcpy(p1.name, "홍길동");
    p1.age = 30;
    strcpy(p1.address, "서울시 용산구 한남동");

    // 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("이름: %s\n", p1.name):
    printf("나이: %d\n", p1.age);
    printf("주소: %s\n", p1.address);

    return 0;
}

** 구조체 포인터 사용하기

보통 구조체는 멤버 변수가 여러 개 들어있어서 크기가 큰 편이다. 그래서 구조체 변수를 일일이 선언해서 사용하는 것 보다는 포인터에 메모리를 할당해서 사용하는 편이 효율적이다.

다른 자료형과 마찬가지로 구조체도 포인터를 선언할 수 있으며 구조체 포인터에는 malloc 함수를 사용하여 동적 메모리를 할당할 수 있다.

struct 구조체이름 *포인터이름 = malloc(sizeof(struct 구조체이름));

#define _CRT_SECURE_NO_WARNIGNS            // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <string.h>            // strcpy 함수
#include <stdlib.h>            // malloc, free 함수

struct Person{
    char name[20];
    int age;
    char address[100];
};

int main(){
    struct Person *p1 = malloc(sizeof(struct Person));        // 구조체 포인터 선언, 메모리할당

    // 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    strcpy(p1->name, "홍길동");
    p1->age = 30;
    strcpy(p1->address, "서울시 용산구 한남동");

    // 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("이름: %s\n", p1->name);
    printf("나이: %d\n", p1->age);
    printf("주소: %s\n", p1->address);

    free(p1);        // 동적 메모리 해제

    return 0;
}

# 출력 결과
이름: 홍길동
나이: 30
주소: 서울시 용산구 한남동

다소 문법이 복잡하지만 구조체 이름 앞에는 반드시 struct 키워드를 붙여야 한다는 점만 기억하면 된다. 즉, 포인터를 선언할 때도, sizeof로 크기를 구할 때도 struct 키워드를 넣어준다.
특이하게 지금 까지는 구조체의 멤버에 접근하는 방법이 .(점)을 이용해서 접근했지만 구조체 포인터의 멤버에 접근할 때는 ->(화살표 연산자)를 사용한다.

# 참고
구조체 포인터와 -> 구조체포인터에 접근할 때 -> 를사용하는데 ->는 화살표연산자(arrow operator)라고 부른다.
포인터는 메모리 주소를 저장하므로 어떤값이 있는 곳을 "가리키다"라는 의미가 있다. 그래서 연산자도 어떤 값이 있는 곳을 가리킨다는 의미에서 화살표 사용

# 구조체 포인터에서 .으로 멤버에 접근하기
구조체 포인터에서 멤버에 접근하려면 p1->age와 같이 화살표 연산자를 사용하는데 괄호와 역참조를 사용하면 .(점)으로 멤버에 접근할 수 있다.
p1->age;        # 화살표 연산자로 멤버에 접근
(*p1).age;        # 구조체 포인터를 역참조한 뒤 .으로 멤버에 접근
=> 위와 같이 구조체 포인터를 역참조하면 pointer to struct Person에서 pointer to가 제거되서 struct Person이 된다. 따라서 .으로 멤버에 접근 가능!

# 구조체의 멤버가 포인터일 때 역참조하기
구조체의 멤버가 포인터일 때 역참조를 하려면 맨 앞에 *를 붙여야 한다.
이때 구조체 변수 앞에 *가 붙어 있더라도 멤버의 역참조이지 구조체 변수의 역참조가 아니다.
- *구조체변수.멤버
- *구조체포인터 -> 멤버

// ^^^^^ //
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Data{
    char c1;
    int *numPtr;        // 포인터
}

int main(){
    int num1 = 10;
    struct Data d1;        // 구조체 변수
    struct Data *d2 = malloc(sizeof(struct Data));        // 구조체 포인터에 메모리 할당

    d1.numPtr = &num1;
    d2->numPtr = &num1;

    printf("%d\n", *d1.numPtr);        // 10, 구조체의 멤버를 역참조
    printf("%d\n", *d2->numPtr);    // 10, 구조체 포인터의 멤버를 역참조

    d2->c1 = 'a';
    printf("%c\n", (*d2).c1);        // a, 구조체 포인터를 역참조 하여 c1에 접근 ( d2->c1과 같음 )
    printf("%d\n", *(*d2).numPtr);    // 10, 구조체 포인터를 역참조 하여 numPtr에 접근한 뒤 다시 역참조( *d2->numPtr과 같음 )

    free(d2);

    return 0;
}

** 구조체 별칭으로 포인터를 선언하고 메모리 할당하기

구조체별칭 *포인터이름 = malloc(sizeof(구조체별칭));

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct _Person{
    char name[20];
    int age;
    char address[100];
} Person;

int main(){
    Person *p1 = malloc(sizeof(Person));        // 구조체 별칭으로 포인터 선언, 메모리 할당

    // 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    strcpy(p1->name, "홍길동");
    p1->age = 30;
    strcpy(p1->address, "서울시 용산구 한남동");

    // 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("이름: %s\n", p1->name);
    printf("나이: %d\n", p1->age);
    printf("주소: %s\n", p1->address);

    free(p1);        // 동적 메모리 해제

    return 0;
}

이처럼 구조체 별칭을 사용하면 포인터를 선언하고 메모리를 할당하는 방법이 더 간단해진다 Person *p1과 같이 구조체 별칭으로 포인터를 바로 선언한 뒤 malloc 함수로 메모리를 할당한다. 이때 할당할 메모리 크기도 sizeof(Person)처럼 구조체 별칭으로 구하면 된다.
익명 구조체 선언하는 방법 또한 이전의 방법과 동일하다

** 구조체 포인터에 구조체 변수의 주소 할당하기

지금까지 malloc 함수로 구조체 포인터에 동적 메모리를 할당하였는데, 동적메모리를 할당하지 않고 구조체 포인터를 사용하는 방법이 있다? 이 때는 구조체 변수에 &(주소 연산자)를 사용하면 된다.

구조체포인터 = &구조체변수;

#include <stdio.h>

struct Person{
    char name[20];
    int age;
    char address[100];
};

int main(){
    struct Person p1;        // 구조체 변수 선언
    struct Person *ptr;        // 구조체 포인터 선언

    ptr = &p1;        // p1의 메모리 주소를 구하여 ptr에 할당

    // 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    ptr->age = 30;

    printf("나이: %d\n", p1.age);            // 나이:30, 구조체 변수의 멤버 값 출력
    printf("나이: %d\n", ptr->age);        // 나이:30, 구조체 포인터의 멤버 값 출력

    return 0;
}

ptr에 p1의 메모리 주소를 할당했으므로 ptr의 멤버를 수정하면 결국 p1의 멤버도 바뀌게 된다. 접근하는 방식만 차이가 있을 뿐 결국 같은 곳의 내용을 수정하게 된다. ( 메모리 주소는 컴퓨터마다, 실행할 때마다 달라진다. )

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