구조체(Structure)

C-언어의 활용을 위한 주요 기법 (4)

Dong Kyue Kim

Hanyang University

dqkim@hanyang.ac.kr

구조체 (Structure)

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구조체란?

• 구조체

– 하나 이상의 변수를 그룹 지어서 새로운 자료 형으로 정의

– 배열은 여러 개의 같은 자료 형을 하나로 묶는 것이라면

– 구조체는 서로 다른 자료 형의 변수를 하나로 묶는 것

– 포인터 변수나 배열, 구조체도 그룹에 속할 수 있다.

배 열

10 20 30

구 조 체

103.14

“Hello”

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구조체

• 구조체가 필요한 이유

– 대량의 동일한 자료 유형의 데이터를 위하여 배열을 사용

– 서로 다른 종류의 데이터를 하나로 묶기 위해서 필요함

– 학생들의 데이터(학번, 이름, 생년월일, 키, 몸무게 등의 정보)를 다룰 때

– 위의 데이터들이 서로 묶여 있지 않으면 다루기가 불편

– 한 학생에 대한 여러 가지 서로 다른 형태의 데이터 유형인 정보를 하나로묶는 것이 편리

int number; // 학번char name; // 이름double grade; // 성적

struct a_struct{char a;int b;double c;int k[10];

};

구조체 선언(정의)

• 구조체 선언(정의)

– 구조체는 여러 가지 기본 자료 유형을 묶은 하나의 자료 유형이 되는데 이를 가리켜 사용자 정의 자료 유형이라 한다.

– 사용자가 정의한 구조체 자료 유형의 이름을 태그(tag)라 한다.

– 태그는 변수 명이 아닌 자료 유형의 이름이다.

– 구조체 멤버: 구조체를 이루는 변수들

– 구조체 선언은 변수의 선언이 아니다

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구조체 멤버

태그(tag)

a_struct라는 이름의 구조체를 정의하고 있다.

struct 태그 { 자료형 멤버1;자료형 멤버2;...

};

#include

struct a_struct {char a;int b;double c;int k[10];

};

int main(void){

struct a_struct a1, a2;

return 0;}

#include

struct a_struct {char a;int b;double c;int k[10];

}a1, a2, a3;

int main(void){

/*본문*/return 0;

}

구조체 변수의 선언

• 구조체 변수의 선언

– 구조체의 정의와 구조체의 변수의 선언을 같이하거나 정의를 먼저 한 후에 변수를선언하는 두 가지 방법이 있다.

– 정의를 먼저 한 후 변수를 선언 할 때는, 구조체임을 밝히는 struct를 써주고 사용자가 정의한 구조체 자료 유형의 이름을 적고 원하는 변수 명으로 선언한다

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정의

변수 선언

구조체 변수 - 초기화

• 구조체 변수의 초기화

– 구조체를 초기화하는 것은 배열을 초기화 하는 것과 같다.

– 아래의 예는 선언과 동시에 초기화를 한 것이다.

– 선언을 한 후에 초기화를 할 수도 있다.(다음 장의 ppt)

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#include

struct person{

char name[20];char phone[20];int age;

};

int main(){

struct person p_1 = {"Esslab", "02-2220-xxxx", 5};printf ("%s %s %d\n", p_1.name, p_1.phone, p_1 age);return 0;

}

Esslab 02-2220-xxxx 5

#include

struct a_struct{

char a;int b;double c;int k[2];

};int main(){

struct a_stuct a1;a1.a = 't';a1.b = 100;a1.c = 10.11;a1.k[0] = 10;a1.k[1] = 20;

printf("%c %d %.3lf\n", a1.a, a1.b, a1.c);printf("%d %d\n", a1.k[0], a1.k[1]);return 0;

}

구조체 변수 - 접근

• 구조체 변수로의 접근

– 구조체 변수 내의 멤버에 접근 하려면 멤버 연산자 . 을 사용하면 된다.

– 아래의 예시는 선언을 한 후에 구조체 멤버에 각각 접근을 하여 초기화

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a1 구조체의 멤버 a를 의미한다.

t 100 10.11010 20

int main(){

struct str_size p_1;printf(“%d \n”, sizeof(p_1));return 0;

}

• 구조체의 크기

– 다음 구조체의 크기를 예측하여 보자.

– sizeof를 사용해서 측정하여 보자.

struct str_size{

char a[10];int b[4];char c;int d;double e;char f;

};

구조체의 크기 (1/4)

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10byte16byte1byte4byte8byte1byte

40byte

예측과는 다르게 56byte가 나온다.

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struct sample{

int id;char name;int age;

};

구조체의 크기 (2/4)

• 구조체의 크기가 예측 값과 측정 값이 다른 이유

– 컴파일러가 컴퓨터가 연산하기 편하고 값을 빨리 읽어 들일 수 있도록 구조체를 구성하기 때문이다.

– 구조체 맴버중에 가장 큰 타입을 기준으로 정렬하게 된다.

– 32비트 시스템일 경우 한 단위가 32비트 보다 작을 경우 쉬프트 연산으로인한 오버헤드가 크다. 차라리 몇 바이트 낭비하고 속도를 향상시키는 것이좋다.

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id

name age

id

name

age

예상

실제

int형이 구조체 안에서 가장 큰 타입이므로 4byte

기준으로 정렬 된다.

이 예제는 32비트 컴퓨터일 경우의 예이다.

구조체의 크기 (3/4)

• 구조체 크기 예제 (32비트 컴퓨터에서 Visual 2010으로 하였을 경우)

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a

b

c

d

e

f

구조체의 끝은 여기다.따라서 총 56바이트가 된다.

64비트 컴퓨터일 경우 한 단위를 8byte로 하기 때문에 위 그

림과 다른 결과가 나온다.

struct str_size{

char a[10];int b[4];char c;int d;double e;char f;

};

구조체의 크기 (4/4)

• 구조체 멤버 순서에 따른 구조체의 크기

– 구조체 멤버의 순서를 잘 정렬하면 낭비되는 메모리를 줄일 수 있다.

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a

b

c d

e

f

앞의 예제와 같은 맴버를 가진 구조체이지만 구조체의 용량이

56byte에서 40byte로 줄었다.

struct str_size{

char a[10];char c;char f;int d;int b[4];double e;

};

구조체와 배열

구조체 배열

• 구조체 배열

– 기본 자료형의 배열과 같이 구조체를 여러 개 모은 것이다.

– 구조체 배열의 선언은 기본 자료형의 배열을 선언하는 방식과 동일하다.

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struct person{char name[20];char phone[20];int age;

};

int main(){

struct person sArray[5];return 0;

}

구조체 배열의 구조

• 구조체 배열의 구조

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sArray[0].name sArray[0].phone sArray[0].age

sArray[1].name sArray[1].phone sArray[1].age

sArray[2].name sArray[2].phone sArray[2].age

sArray[3].name sArray[3].phone sArray[3].age

sArray[4].name sArray[4].phone sArray[4].age

sArray[0]

sArray[1]

sArray[2]

sArray[3]

sArray[4]

구조체 배열의 초기화

• 구조체 배열의 초기화

– 2차원 배열 초기화 방법과 같다.

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struct person{char name[20];char phone[20];int age;

};

int main(){

struct person sArray[3] = {{“Lee”, “2220-0001”, 21},{“Kim”, “2220-0002”, 22},{“Im”, “2220-0003”, 23}

};return 0;

}

구조체와 포인터

구조체와 포인터

• 구조체와 포인터

– 구조체에서 포인터가 사용되는 경우에는 크게 두 가지가 있다.

• 구조체 포인터를 선언하여 구조체 변수를 가리키는 경우.

• 구조체의 멤버로 포인터 변수가 선언되는 경우.

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#include struct person{

char name[20];int age;

};int main(){

struct person man = {"Kim", 27};struct person *pMan;pMan = &man;

//구조체 변수를 이용한 출력printf ("name : %s\n", man.name);printf ("age : %d\n", man.age);

//구조체 포인터를 이용한 출력printf ("name : %s\n", (*pMan).name);printf ("age : %d\n", (*pMan).age);return 0;

}

구조체 포인터

• 구조체 포인터

– 구조체 포인터를 선언하여 구조체 변수를 가리킬 수 있다.

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name : Kimage : 27name : Kimage : 27

int main(){

struct person man = {"Kim", 27};struct person *pMan;pMan = &man;

//간접 멤버 접근 연산자를 사용하여 출력printf ("name : %s\n", pman->name);printf ("age : %d\n", pman->age);return 0;

}

-> 연산자

• 간접 멤버 접근 연산자 ( -> )

– 구조체 포인터를 사용하여 출력할 경우 참조 연산자( * )가 멤버 연산자( . )보다우선 순위가 낮아서 괄호를 해주지 않으면 엉뚱한 값이 출력된다.

– 간접 멤버 접근 연산자( -> )는 두 개의 연산자( * , . )가 합쳐진 의미로 구조체포인터를 사용하는데 상당히 편리해진다.

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*pMan.name *(pMan.name)= 엉뚱한 값

(*pMan).name≠ 제대로 된 값

(*pMan).name = pMan->name

name : Kimage : 27

구조체 멤버인 포인터 변수

• 포인터 변수

– 구조체의 멤버로 포인터 변수가 선언되는 경우

– 기본 자료형의 포인터가 될 수도 있고 더블 포인터나, 배열 포인터, 구조체 포인터등 도 될 수도 있다.

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#include

struct person{

char name[20];int *age;

};

int main(){

int pAge = 27;struct person man = {"Kim", &pAge};

printf("name : %s\n", man.name);printf("age : %d\n", *(man.age));return 0;

}

구조체 멤버로 기본 자료형의포인터 변수를 넣은 경우.

name : Kimage : 27

#include

struct location{

char addr[30];char tel[20];

};struct person{

char name[20];int age;struct location *loc;

}int main(){

struct person man = {"Kim", 27};struct location s_loc = {"Seoul", "2220-0000"};man.loc = &s_loc;

printf("name : %s\n", man.name);printf("age : %d\n", man.age);printf("loc_addr : %s\n", man.loc->addr);printf("loc_tel : %s\n", man.tel);return 0;

}

• 구조체 포인터를 구조체 멤버로 갖는 경우

구조체 멤버인 구조체 포인터

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구조체 멤버로 구조체의 포인터 변수를 넣은 경우.

loc

man

age

name

tel

addr

s_loc

name : Kimage : 27loc_addr : Seoulloc_tel : 2220-0000

구조체 변수의 전달과 리턴

#include struct simple{

int data1;int data2;

};

int main(){

struct simple ts1 = {1,2};struct simple ts2;ts2 = ts1;printf("ts2.data1 : %d\n", ts2.data1);printf("ts2.data2 : %d\n", ts2.data2);return 0;

}

구조체 변수 연산

• 구조체 변수의 연산

– 다양한 연산이 가능한 기본 자료형 변수에 비해 구조체 변수는 제한된 연산만 허용

– 허용되는 연산으로는 대입연산, sizeof연산, 포인터 관련 연산(. -> *)이있다.

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대입 연산 시 양쪽의 구조체는 같은 자료형이어야 한다.

ts2.data1 : 1ts2.data2 : 2

#include struct simple{

int data1;int data2;

};struct simple add_1 (struct simple kst);int main(){

struct simple ts = {1,2};ts = add_1(ts);printf("ts.data1 : %d\n", ts.data1);printf("ts.data1 : %d\n", ts.data1);return 0;

}struct simple add_1 (struct simple kst){

(kst.data1)++;(kst.data2)++;return kst;

}

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구조체 변수의 전달과 리턴

• 구조체 변수의 전달과 리턴

– 함수 호출 시 구조체 변수를 인자로 전달하거나 리턴 하는 과정에서 일어나는 모든 일은 기본 자료형 변수와 동일하다.

ts.data1 : 2ts.data2 : 3

#include struct simple{

int data1;int data2;

};struct simple* add_1 (struct simple* kst);int main(){

struct simple ts1 = {1,2};struct simple ts2;ts2 = *(add_1(&ts1));printf("ts1.data1 : %d\n", ts1.data1);printf("ts1.data2 : %d\n", ts1.data2);printf("ts2.data1 : %d\n", ts2.data1);printf("ts2.data2 : %d\n", ts2.data2);return 0;

}struct simple* add_1 (struct simple* kst){

kst->data1++;kst->data2++;return kst;

}

구조체 변수의 전달과 리턴 시 문제점

• 구조체 변수의 전달과 리턴 시 문제점

– 구조체 변수의 크기가 클 경우 함수의 인자를 전달하고 리턴 할 때마다 큰용량이 복사되므로 함수 자체의 용량도 커지고 속도도 느려진다.

– 위 문제점을 해결하기 위해서 주소 값만 넘겨서 연산하는 것이 좋음

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ts1.data1 : 2ts1.data2 : 3ts2.data1 : 2ts2.data2 : 3

typedef

typedef

• typedef

– 키워드 typedef는 이미 존재하는 자료형에 새로운 이름을 붙이기 위한 용도로 사용된다.

– 이름이 긴 자료형을 간단하게 만들어 준다.

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INT라는 이름을 자료형 int에게 이름 지어 준다는 뜻.

#include typedef int INT;typedef int* P_INT;

int main(){

INT a = 10;// int aP_INT pa = &a; // int *paprintf ("%d %d\n", a, *pa);return 0;

}

typedef int INT;

typedef와 구조체 변수의 선언

• 구조체 정의와 분리된 typedef 선언

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#include

struct Data{

int data1;int data2;

};

typedef struct Data sData;

int main(){

sData d = {1, 2};printf ("d.data1 : %d\n", d.data1);printf ("d.data2 : %d\n", d.data2);return 0;

}

자료형 struct Data 에게sData라는 이름을 지어준다.이 이후 sData로 선언되는 것은 struct Data로 선언되는 것과 같다.

d.data1 : 1d.data2 : 2

typedef와 구조체 변수의 선언

• 구조체 정의와 typedef 선언 동시에 하기

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#include

typedef struct Data{

int data1;int data2;

}sData;int main(){

sData d = {1, 2};printf ("d.data1 : %d\n", d.data1);printf ("d.data2 : %d\n", d.data2);return 0;

}

#include

typedef struct{

int data1;int data2;

}sData;int main(){

sData d = {1, 2};printf ("d.data1 : %d\n", d.data1);printf ("d.data2 : %d\n", d.data2);return 0;

}

구조체 정의와 동시에선언 할 때는 구조체의원 이름을 붙이지 않아도 상관없다.

d.data1 : 1d.data2 : 2

typedef와 구조체 변수의 선언

• typedef로 만든 새로운 자료형 이름을 다시 typedef로 선언 가능하다.

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#include

typedef struct Data{

int data1;int data2;

}sData;

typedef sData * pData;

int main(){

pData d;sData s = {1, 2};d = &s;printf ("d.data1 : %d\n", d->data1);printf ("d.data2 : %d\n", d->data2);return 0;

}

d.data1 : 1d.data2 : 2

문자열

문자열

• 문자열

– “”안에 들어 있는 문장을 문자열 상수라고 한다.

– 단일 문자의 경우 char 형 변수에 저장을 하면 되지만 문자열의 경우char형 배열을 이용해야 저장이 가능하다.

– 문자열은 %s를 서식문자로 사용한다.

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#include

int main(void){

char str1[5] = "Good";char str2[] = "morning";

printf("%s \n", str1);printf("%s %s \n", str1, str2);return 0;

}

GoodGood morning

Null 문자

• 문자열의 길이와 배열의 크기

– “”로 묶인 문자열은 끝에 null문자 라는 것이 자동적으로 삽입되기 때문에 5글자 짜리 문자열은 실제 6자리이기 때문에 저장하려는 배열의 크기를 6개로 해야한다.

• Null 문자

– 문자열의 끝을 나타내는 문자.

– ‘\0’라고 표시한다.

– 문자열이 저장된 배열에서 각 문자의 위치를 바꿀 때 null문자는 항상 맨 뒤에 있도록 해야한다.

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str [0]

H e l l o \0

str [1] str [2] str [3] str [4] str [5]

char str[6] = “Hello”;

Null 문자의 필요성

• Null 문자의 필요성

– NULL 문자로 문자의 끝을 표시하지 않으면 문자의 끝을 판단하기 어려움

– 배열의 크기를 크게 지정하고 문자열을 조금 저장하였을 경우 저장한 문자열의 끝이 어디인지 저장해 두지 않으면 컴퓨터는 어디가 끝인지 모르니 배열의 끝까지 출력

– 배열의 저장 안된 부분의 쓰레기 값도 출력하게 되어서 문자열이 이상하게나오게 된다.

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int main (void){

char str [10];str [0] = ‘E’;str [1] = ‘S’;str [2] = ‘S’;

printf(“%s \n”, str);return 0;

}

문자열의 끝인 Null을 입력하지 않았다.

화면 출력 결과: ESS聯!^3%걀龜

Memory에 있던 쓰레기값이 출력됨

문자열과 포인터

• 문자열 표현 방식

– 문자열을 표현하는 방식은 배열로 표현하는 방법과 포인터와 문자열 상수로표현하는 방법이 있다.

문자열 변수

배열 str1

문자열 표현 방식

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a b c d \0

ABCD\0

포인터 문자열 상수

str2

char str1[5] = “abcd”;char *str2 = “ABCD”;

char *str2 = “ABCD”;

문자열 상수

• 포인터와 문자열 상수

– 문자열 상수는 메모리공간에 할당되면 주소를 반환한다.

– 반환된 주소 값을 포인터가 갖게 된다.

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1. 메모리 공간에 할당.

12345678

2. 주소값이 반환되어포인터 str2 초기화.

int main(){

char str1[5] = "abcd";char *str2 = "ABCD";

str1[0] = 'x';str2[0] = 'x';

return 0;}

문자열 표현 방식의 차이

• 문자열 표현 방식의 차이

– 배열을 이용한 표현은 문자열 변수. 변경이 가능

– 문자열 상수는 변경이 불가능

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배열 str1은 문자열 변수이므로 변경이 가능하다.

포인터 str2가 가리키고 있는것은 문자열 상수이므로 변경이 불가능하다 . 따라서 이 부분에서 에러가 발생한다.

문자열 배열

• 문자열 배열

– char형 포인터 배열은 여러 개의 문자열을 저장할 수 있는 특징 때문에 문자열 배열이라고 표현한다.

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“Esslab”

“Pointer”

“C_Programing”

arr[0]

arr[1]

arr[2]

char *arr[3] = {"Esslab","C_Programming","Pointer“

};