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C语言入门完结篇_结构体、枚举、时间函数的、变量类型（C语言划分内存各个区块的方法）、文件操作

news 2025/8/16 12:59:13

0、前言：

c语言这个专栏，我写了已经7篇文章了，也算是通过自己学习归纳总结了一条对于自己来说学习c入门的最短路径。
一些小问题的总结：
- 如果使用了类似string.h的头文件，那么其中的函数，可以写在哪些位置？
  - 答：从标准规则而言，可以写在该文件下的任何位置，但也有特殊；比如调用stdlib.h中的srand函数，一般来说写一次就可以了，一般写在主函数中，或者自定义函数中，因为它只要执行，就是全局范围内修改了随机数种子，不建议单独写在主函数外面。
```
#include <stdlib.h>  // 提供 srand() 的声明
#include <stdio.h>// 1. 写在主函数外（全局作用域，但实际调用仍需在函数内）
void init_random() {srand(42);  // 合法：在自定义函数内调用
}int main() {// 2. 写在主函数内srand(100);  // 合法// 3. 调用其他包含 srand() 的函数init_random();return 0;	}
// 4. 写在主函数外（全局作用域，但直接写函数调用会报错）
// srand(10);  
// 非法：函数调用不能在全局作用域（文件顶部）直接执行
```
- 如果需要定义一个静态空数组，在程序的某个地方，给这个数组赋值，那么该用什么方法？
  - 答：要么用函数比如memcpy、strcpy（限字符串数组），要么就挨个用for循环赋值。
- 这篇文章要总结结构体、枚举，他们作为一种数据类型，可以写在c程序的哪些位置？
  - 答：结构体类型和枚举类型定义位置是灵活的，可以写在局部作用域、全局作用域、也可以写在主函数里面（写在主函数里面的是匿名结构体或者匿名枚举）。

1、结构体：

结构体定义：结构体（struct）是一种用户自定义的复合数据类型，用于将不同类型的数据（成员）组合成一个整体，以便更清晰地表示现实世界中的复杂对象或概念。结构体是 C 语言中组织相关数据的强大工具。
结构体作用：将多个变量（可以是不同类型）组合成一个逻辑单元；结构体可以嵌套，用于实现链表、树、图等高级数据结构。
结构体类型重命名：使用了结构体类型重命名就不能用定义的方式定义结构体变量了。定义一个结构体，其中包含学生的学号、姓名、性别、年龄，并初始化2个结构体变量，下面展示几种方法：

// 用于演示结构体定义的代码：
// 方法一：一般方式
#include<stdio.h>
struct student {int id;char name[20];char sex[2];
}s1,s2;
int main() {s1 = (struct student){ 2001,"xiaoHua","W" }; // 如果不加强制类型转换，编译器会把这部分当做数组。s2 = (struct student){ 2002,"changJin","M" };// 测试是否初始化成功printf("s1_name:%s,s2_name:%s\n", s1.name,s2.name); //s1_name:xiaoHua,s2_name:changJinreturn 0;
}// 方法二：结合结构体重命名
#include<stdio.h>
#include<string.h>
typedef struct student {int id;char name[20];
} st;int main() {st s1, s2;s1.id = 2001;s2.id = 2002;char* p1 = "xiaoHua";char* p2 = "changJin";memcpy(s1.name, p1, 8);memcpy(s2.name, p2, 9);// 测试是否初始化成功printf("s1_name:%s,s2_name:%s\n", s1.name, s2.name); //s1_name:xiaoHua,s2_name:changJinreturn 0;
}

结构体相关概念：结构体名、成员、结构体变量、结构体数组、结构体嵌套、结构体指针（->）
- 结构体名：结构体名就是定义结构体的时候，跟在struct后面的命名，它就是我们定义的结构体类型的名字。
- 成员：结构体定义时，写在结构体当中的各种成员类型，就表示了结构体中有哪些成员。
- 结构体变量：你定义好的结构体是拿来用的，只有定义了结构体变量，才能给它们赋值使用这个结构体。
- 结构体数组，有时候需要很多结构体变量的话，就得用结构体数组来保存了。
- 结构体嵌套：在一个结构体中包含了另外一个结构体
- 结构体指针：这是访问结构体指针时的特殊访问方式，比如一个结构体指针指向了一个结构体数组，那么访问其中的结构体变量，就得不断解引用，所以对结构体指针而言，用“->”符号就可以直接通过指针名访问对应的结构体变量的成员。下面代码中演示：

#include <stdio.h>
// 练习：定义一个学生结构体，成员有学号，姓名，和生日，生日需要嵌套结构体，
// 嵌套的结构体定义为日期结构体，成员应该包含年、月、日信息。
typedef struct Date
{int year;int month;int day;
}date;
typedef struct Student
{int number;char name[20];date birthday;
}Stu;
int main()
{Stu arr[3];Stu* p = arr;*p = (Stu){ 2025001, "andy", {2000,10,12} };p++;*p = (Stu){ 2025002, "baobao", {2001,11,12} };p++;*p = (Stu){ 2025003, "daxing", {2000,2,12} };printf("学号：%d\n姓名：%s\n生日：%d年%d月%d日\n", p->number, (*p).name, p->birthday.year, p->birthday.month, p->birthday.day);/*学号：2025003姓名：daxing生日：2000年2月12日*/return 0;
}

结构体数组大小获取方式：通过结构体名获取结构体的大小

// 结构体大小size
#include <stdio.h>struct Example1 {char a;      // 1 字节int b;       // 4 字节double c;    // 8 字节
};int main() {printf("Size of Example1: %zu\n", sizeof(struct Example1)); // Size of Example1: 16return 0;
}

结构体大小构造规则：结构体对齐

1、第一个成员在结构体开始的地址处（画图的时候从0地址开始画）
2、其他成员需要对齐到“对齐数”的整数倍的地址处【对齐数 = 编译器默认的对齐数和该成员的大小的较小值（vs中默认是8字节，在linux默认的对齐数是4）】，一般以该成员大小作为对齐数。
3、结构体的总大小为最大对齐数的整数倍
4、如果出现了结构体嵌套，嵌套的结构体成员的首地址在自己的最大对齐数的整数倍的地址处

struct S1
{char name;int age;
};

在这里插入图片描述

struct S1
{double b;char c;int i;
};
struct S2
{char c1;struct S1 s;double b;
};

在这里插入图片描述

结构体+位域：C语言当中允许结构体成员变量只使用几位，使用位域的目的是节省内存空间，一般软件开发很少使用。

struct Time{int moth : 4; // month只占4位int day : 5; // day只占5位
}

2、枚举：

定义：用标识符表示整型常量的集合，用关键字enum来定义，通俗而言，枚举就是 “给一堆整数取名字”，让代码更清晰、好读。比如，用 0 表示“红色”，1 表示“绿色”，2 表示“蓝色”…… 但直接写 0、1、2 别人看不懂。
作用：相对于而言，#define 是简单的文本替换，没有类型检查，容易出错，而enum会通过编译器检测，能更安全一点。
枚举中常量编号，默认从 0 开始，但可以自定义编号，如果自己修改了其中一位的编号，从这一位开始，后面每一位的编号以当前位为基础自增1刷新。
案例：

#include<stdio.h>
int main() {enum Week {sun=7,feb=1,fir,wek,th,fie,sta};int num = 7;switch (num) {case feb:printf("feb");break;case fir:printf("fir");break;case wek:printf("wek");break;case th:printf("th");break;case fie:printf("fie");break;case sta:printf("sta");break;case sun:printf("sun");break;default:printf("NO");}return 0;
}

3、时间函数：

使用条件，导入time.h头文件
常见的几个时间函数使用方式

#include <stdio.h>
#include <time.h>// 利用以上的内容，定义函数，对时间进行处理，需要的最后的时间格式为：xxxx年xx月xx日 xx:xx:xx
void printTime(struct tm* ptime)
{printf("%d年%d月%d日 %d:%d:%d\n",ptime->tm_year + 1900,ptime->tm_mon + 1,ptime->tm_mday,ptime->tm_hour,ptime->tm_min,ptime->tm_sec);
}
int main()
{// 获取时间戳的函数原型// time_t time(time_t *ptm);// 返回从1900年1月1日到目前的时间秒数time_t second = time(NULL);printf("从1970年1月1日到当前时间的秒数：%zu\n", second);// 将时间转化为字符串// ctime函数可以完成将时间戳转化为字符串// char* ctime(time_t* ptm);char* str = ctime(&second);printf("当前的时间为：%s\n", str);/*将时间戳转化为结构体：localtimestruct tm* localtime(time_t* ptm)根据时间戳返回一个固定格式的结构体，这个结构体的声明：struct tm{int tm_sec;  秒，取值范围[0,59]int tm_min; 分，取值范围[0,59]int tm_hour; 时，取值范围[0,23]int tm_mday; 日，取值范围[1,31]int tm_mon; 月，以1月为基础进行偏移参考的，取值范围是[0,11]int tm_year； 从1900年开始到今年的年数int tm_wday; 星期几，星期日是0，取值范围是[0,6]int tm_yday; 这一年过去的天数，取值范围[0,365]}*/struct tm* resTime = localtime(&second);printTime(resTime);return 0;
}

4、变量类型：

前言：内存中的各个区块，在C语言中，内存主要划分为栈区、堆区、全局/静态存储区（又分为初始化数据段和未初始化数据段）、常量区、代码区五大区域；
- 栈区存放局部变量，函数参数等，先进先出原则，由编译器自动分配和释放；
- 堆区动态分配的内存块，如通过malloc、calloc、realloc分配的变量，由程序员手动分配和释放（通过free函数），若未释放，程序结束时由操作系统回收；
- 全局/静态存储区：全局变量和静态变量（由static修饰的全局变量或局部变量），由系统自动管理，程序启动时分配，程序结束时释放。特点是未初始化的变量在程序加载时由系统自动初始化为0或NULL。
- 常量区由系统自动管理，程序启动时分配，程序结束时释放。
- 代码区由系统自动管理，程序启动时分配，程序结束时释放。
C语言中的变量按生命周期可以分为：全局变量和局部变量，全局变量定义在函数外部，作用域是整个源文件，如果用 extern 关键字声明，还可以跨文件访问，程序运行期间一直存在（存储在静态存储区）。局部变量在函数内部或代码块（{}）内部定义，函数调用时创建，函数返回时销毁（存储在栈区）。
C语言中的变量按存储类分类可以分为：可以划分为静态变量和动态变量，静态存储变量是在程序运行的时候，分配固定的存储空间并且一直存在。动态存储变量就是函数中的变量，当程序指定到函数的时候，为函数中的变量开辟空间，当函数调用结束的时候，变量的空间被释放，当再次调用函数，重新为变量再次开辟空间。如下所示就是一个静态变量的例子，静态变量定义在函数中，可以一直保留它的值，且只能初始化一次。

#include <stdio.h>void counter() {static int count = 0;  // 静态局部变量，只初始化一次，值会保留count++;printf("调用次数: %d\n", count);
}int main() {counter();  // 输出: 调用次数: 1counter();  // 输出: 调用次数: 2（值保留了！）counter();  // 输出: 调用次数: 3return 0;
}

5、文件操作：

在C语言中，文件 = 磁盘上的数据集合（比如 .txt、.csv、图片、视频等）。
- 打开笔记本 → 用 fopen() 打开文件。
- 读写内容 → 用 fprintf()、fscanf()、fgets() 等读写。
- 保存并合上笔记本 → 用 fclose() 关闭文件。

// 打开文件操作，模式包括：r、w、a、r+、w+、a+
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("demo.txt", "w");if (fp == NULL) {printf("文件打开失败！\n");return 1;}fprintf(fp, "第一行：Hello\n");fprintf(fp, "第二行：World\n");fclose(fp);printf("数据写入成功！\n");return 0;
}

6、查缺补漏：

静态空数组赋值的方式：使用strcpy、使用memcpy函数、单个for循环、strcpy函数（仅限字符串数组），在下面的实例中，有一种错误，我专门标了五角星，注释了起来，我们在c中定义了字符数组m之后，然后就给它赋值，这种错误很容易出现，这种基础知识的理解错误，就会延伸到后面的知识当中。

#include<stdio.h>
#include<string.h>struct A {int a;char c;char b[5];
};int main() {// 测试改变静态数组的值int arr1[3] = { 1,2,3 };char arr2[4] = "abc";struct A arr3[3];// 用数组名的方式改变数组的值arr1[1] = 4;arr2[1] = 'm';arr3[1] = (struct A){ 3,'c' };//arr2 = "def"; // ★这是一种很重要的错误！很多时候，我们会习惯这样给字符串赋值//arr3[1].b = "defg"; // 这种错误，就是对上面错误的延伸printf("%d\n", arr1[1]);printf("%d\n", arr2[1]);printf("%d\n", arr3[1].a);// 用for循环也可以// 用memcpyint arr4[3] = { 4,5,6 };memcpy(arr1, arr4, 12); // memcpy中的参数:接收数组、拷贝数组、拷贝的字节数printf("arr1[0]:%d,arr1[1]:%d,arr1[2]:%d\n", arr1[0], arr1[1], arr1[2]); // arr1[0]:4,arr1[1]:5,arr1[2]:6char arr5[4] = "def";memcpy(arr2, arr5, 3);printf("arr2[0]:%c,arr2[1]:%c,arr2[2]:%c\n", arr2[0], arr2[1], arr2[2]); // arr2[0]:d,arr2[1]:e,arr2[2]:fchar* a = "abcd";memcpy(arr3[2].b, a, 5);printf("arr3[2].c: %s\n", arr3[2].b); // arr3[2].c: abcdreturn 0;
}