프로그래밍/C
구조체
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1. 구조체란?
하나 이상의 변수를 묶어서 새로운 자료형을 정의하는 도구이다.
구조체를 언제 사용할까??
char name1[20];
int age1;
char name2[20];
int age2;
char name3[20];
int age3;
....
학생 10명의 이름과 나이를 저장하려면 name1,name2처럼 변수 이름을 바꿔서 계속 추가해야 한다.
이는 상당히 복잡하고 비효율적인데 이럴 때 구조체를 사용하면 훨씬 간단하고 효율적으로 처리할 수 있다.
struct 구조체 이름{
자료형 멤버 이름;
};
기본 형태는 위와 같으며 구조체는 struct 키워드로 정의한다.
struct Person {
char name[20];
int age;
};
위의 예시를 구조체를 이용해 변경하면 위와 같으며, Person은 구조체 이름이고 name, age는 구조체 멤버이다.
Person 구조체를 사용하여 변수를 만들어내면 인적 정보를 쉽게 추가할 수 있고 구조체 자체도 배열로 만들면 사람 수가
많아도 인적 정보를 체계적으로 관리할 수 있다.
struct Person {
char name[20];
int age;
};
int main()
{
struct Pesron p1; // struct 구조체이름 변수이름
strcpy(p1.name, "홍길동");
p1.age = 30;
....
}
main함수에서 구조체를 사용하기 위해서는 struct 구조체이름 변수이름 형식으로 선언하면 된다.
구조체 멤버에 접근하기 위해서는 . (점)을 사용하면 된다.
#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
};
int main()
{
struct Person p1; // 구조체 변수 선언
// 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
strcpy(p1.name, "홍길동");
p1.age = 30;
// 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
printf("이름: %s\n", p1.name); // 이름: 홍길동
printf("나이: %d\n", p1.age); // 나이: 30
return 0;
}
코드를 실행하면 위 그림과 같이 출력된다.
2. typedef로 struct 키워드 없이 구조체 선언하기
구조체를 선언할 때 마다 struct 키워드를 붙이는 것은 귀찮은 작업이다. typedef를 통해 구조체를 정의하면서 별칭(alias)를 지정하면 struct 키워드를 붙이지 않아도 된다.
#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 { // 구조체 이름은 _Pesron
char name[20]; // 구조체 멤버 1
int age; // 구조체 멤버 2
} Person; // typedef를 사용해 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;
// 점으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
printf("이름: %s\n", p1.name); // 이름: 홍길동
printf("나이: %d\n", p1.age); // 나이: 30
return 0;
}
위 코드가 typedef를 통해 구조체 별칭을 만든 예시이다. 구조체 이름(_Pesron)과 별칭(Person)을 구분하기 위해 _를 사용했다. 이전과 달리 변수 p1을 선언할 때 struct 키워드를 붙이지 않아도 된다.
3. 구조체 포인터 사용하기
구조체는 멤버 변수가 여러 개 들어있어서 크기가 큰 편이다. 그래서 구조체 변수를 일일이 선언해서 사용하는 것 보다 포인터에 메모리를 할당해서 사용하는게 효율적이다.
struct 구조체이름 * 포인터이름 = malloc(sizeof(struct 구조체이름));
다른 자료형과 마찬가지로 구조체도 포인터를 선언할 수 있으며 구조체 포인터에는 malloc 함수를 사용하여 동적 메모리를 할당할 수 있다.
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // strcpy 보안 경고로 인한 컴파일 에러 방지
#include <stdio.h>
#include <string.h> // strcpy 함수가 선언된 헤더 파일
#include <stdlib.h> // malloc, free 함수가 선언된 헤더 파일
struct Person { // 구조체 정의
char name[20]; // 구조체 멤버 1
int age; // 구조체 멤버 2
};
int main()
{
struct Person *p1 = malloc(sizeof(struct Person)); // 구조체 포인터 선언, 메모리 할당
// 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
strcpy(p1->name, "홍길동");
p1->age = 30;
// 화살표 연산자로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
printf("이름: %s\n", p1->name); // 홍길동
printf("나이: %d\n", p1->age); // 30
free(p1); // 동적 메모리 해제
return 0;
}
먼저 struct Person *p1과 같이 struct 키워드와 구조체 이름을 사용하여 구조체 포인터를 선언한다.
그 후, malloc 함수로 메모리를 할당할 때 크기를 알아야 하므로 sizeof(struct Person)과 같이 구조체 크기를 구하여 넣어준다.
strcpy(p1->name, "홍길동");
p1->age = 30;
지금까지는 . (점)을 사용해서 멤버에 접근했지만 구조체 포인터의 멤버에 접근할 때는 -> (화살표 연산자)를 사용한다.
p1->name 등의 문자열 멤버는 = (할당 연산자)로 지정할 수 없으므로 strcpy 함수를 사용한다.
free(p1); // 동적 메모리 해제
마지막으로 free 함수를 사용하여 할당한 메모리를 해제한다. 구조체에 메모리를 할당할 때는 malloc -> 사용 -> free 패턴이라는 것을 기억하면 된다.
4. 참고
4.1) 구조체 포인터에서 . (점)으로 멤버에 접근하기
구조체 포인터에서 멤버에 접근하려면 -> (화살표 연산자)를 사용해야 한다고 했다. 그러나 괄호와 역참조를 사용하면
. (점)으로 멤버에 접근할 수 있다.
p1->age; // 화살표 연산자로 멤버에 접근
(*p1).age; // 구좇 포인터를 역참조한 뒤 . (점)으로 멤버에 접근
4.2) 구조체의 멤버가 포인터일 때 역참조하기
구조체의 멤버가 포인터 일 때 역참조를 하려면 맨 앞에 *를 붙이면 된다. 이때 구조체 변수 앞에 *가 붙어있더라도 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 역참조하여 c1에 접근
// d2->c1과 같음
printf("%d\n", *(*d2).numPtr); // 10: 구조체 포인터를 역참조하여 numPtr에 접근한 뒤 다시 역참조
// *d2->numPtr과 같음
free(d2);
return 0;
}
구조체 변수 d1의 멤버 numPtr을 역참조 하는 방법과 구조체 포인터 d2의 멤버 numPtr을 역참조하는 방법을 표현하면 위 그림과 같다.
(*구조체포인터).멤버
*(*구조체포인터).멤버
역참조한 것을 괄호로 묶으면 구조체 변수를 역참조한 뒤 멤버에 접근한다는 뜻이 된다. *(*d2).numPtr처럼 구조체 포인터를 역참조하여 numPtr에 접근한 뒤 다시 역참조할 수 있다.
d2->c1 = 'a';
printf("%c\n", (*d2).c1); // a: 구조체 포인터를 역참조하여 c1에 접근
// d2->c1과 같음
printf("%d\n", *(*d2).numPtr); // 10: 구조체 포인터를 역참조하여 numPtr에 접근한 뒤 다시 역참조
// *d2->numPtr과 같음(*d2).c1은 d2->c1과 같고, *(*d2).numPtr은 *d2->numPtr과 같다. 즉, 구조체 포인터를 역참조한 뒤 괄호로 묶으면 -> 연산자에서 . 연산자를 사용하게 되므로 포인터가 일반 변수로 바뀐다는 뜻이다. (역참조의 원리와 동일)
5. 참고문헌
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