[C언어] 구조체와 공용체(1)

✅ 1. 구조체의 개념

(1) 구조체(structure) 란?

• 다수의 자료를 모아 새로운 자료형을 정의한 것을 의미함. ( 사용자 정의 자료형 )
• 배열: 하나의 자료형으로 구성될 수 있는 여러 자료들의 묶음 자료구조이다.
• 구조체: 각 자료가 여러가지 자료형으로 구성될 수 있는 이형 배열로 볼 수 있음.
• 구조체를 구성하는 각각의 자료를 구조체의 '멤버' 라고 한다.
• 각각의 멤버에는 명칭이 지정이 된다. ( 명칭(멤버 변수명) 을 이용하여 멤버를 액세스 함. )

(2) 구조체(structure) 예시

• 하나의 개체는 위와 같은 구조체로 만들 수 있음.

---

✅ 2. 구조체의 정의와 구조체 변수 선언

(1) 구조체 - 정의 형식

• 구조체를 정의 할 때에는 위와 같은 struct 키워드와 구조체명을 정의하고 중괄호 안에 자료형과 멤버를 선언함.

(2) 구조체 - 변수 선언

• 구조체 변수: 구조체에 접근하기 위한 참조 자료형으로 볼 수 있음.
• 또한, 구조체 변수는 여러개 선언이 가능하며, 각각 독립적인 공간을 가짐.
• 선언 방식은 구조체에 붙혀서 선언하면 struct 키워드 없이 가능함.
• 또한, 구조체에 붙히지 않는 경우 struct 키워드를 사용해서 변수 선언 및 초기화를 해줘야함.
• *pCirle 는 구조체의 포인터 변수를 선언한 것이다.

(3) 구조체 - typedef 선언문을 이용한 자료형 선언

#include <stdio.h>

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

struct Human {
    int age;
    char name[20];
} Human, a, b; // 사용 할 때 마다 와서 선언해줘야함.

int main() {
    Person p1;
    Human h1; // error
    Human; // ok
}

• typedef 로 별칭을 선언해주면, 굳이 변수를 struct 에 선언하지 않아도 내가 원하는 곳에서 구조체 변수를 선언해서 이용 할 수 있음.
• 또한, 구조체 뿐만 아니라 typedef 는 일반 변수에서도 기존 자료형을 재사용 하는 것처럼 사용 할 수 있음.

(4) 구조체 - 변수의 초기화

#include <stdio.h>

typedef struct Person {
    int age;
    int height;
} Person;

int main() {
    struct Person p = {20, 3};
    printf("%d", p.age);
    
    Person p1 = {30, 5};
    printf("%d", p.age);
}

• tpyedef 를 통해 별칭을 지어준 구조체에는 매번 구조체 변수를 선언 할 때 마다 struct 키워드를 사용하지 않아도 됨.
• 또한, typedef 를 사용하지 않았다면, 구조체 변수 선언 시 반드시 struct 키워드를 사용해서 변수를 선언 및 초기화 해야함.

(5) 구조체 - 멤버 참조

• "." 참조 연산자를 이용해서 구조체 멤버에 엑세스를 할 수 있음.

(6) 구조체 - 기억 공간 (구조체 정렬)

- memory cell : cpu - ex) word: 4byte
[  0  ][  1  ][  2  ][  3  ]
[int a][int a][int a][int a]
[  4   ][  5  ][  6  ][  7  ]
[char x][int b][int b][int b]
[  8  ]
[int b]

< 정렬 전 >
0~3 : int a
4~7 : char y & int b
7~ : int b -> 한 번더 읽어야지 가져 올 수 있음.

< 정렬 후 >
0~3 : int a
4~7 : char y & padding
8~11 : int b

• word: 컴퓨터 CPU 가 메모리에서 한 번에 가져올 수 있는 데이터의 크기를 의미하며, 일반적으로 32bit (4바이트), 64bit (8바이트) 단위를 많이 씀. ( CPU 회사마다 다름 )
• 구조체 내부의 멤버는 다양한 자료형(크기)을 가질 수 있어서, CPU가 word 단위로 읽을 때 특정 자료형 단위를 한 번에 읽으면, 두 번 읽지 않아도 된다는 장점이 있음.
• 그래서 결국엔 멤버를 효율적으로 액세스 하기 위해서 바이트 경계를 맞춰서 정렬을 하게 되는 것임.
• 위에 정렬 전후를 보면 결국 2번 읽는건 동일해 보이지만, 다른 부분은 각 데이터를 분리 해놓음으로써, 비트를 합치지 않아도 된다는 매우 큰 장점이 있음. ( 메모리 접근 횟수 낮추고, 비트 조합 작업 제거를 할 수 있음. )
• 즉, 위와 같이 sizeof 를 통해서 해당 구조체 크기를 반환 받으면 결과는 padding 을 포함한 크기은 12 byte 가 나옴.

(7) 구조체 배열 - 선언

• 위와 같이, 구조체 자체를 배열에 담을 수 있음.

(8) 구조체 배열 - 멤버 참조

• 위와 같이, 참조 연산자를 활용해서 배열에 접근할 수 있음.

---

✅ 3. 구조체 포인터

(1) 구조체 포인터 - 선언

• 주소 연산자를 통해서 구조체의 주소를 알고 포인터 변수에 주소를 할당 할 수 있음.

(2) 구조체 포인터 - 멤버 참조

• 참조 연산자의 우선순위가 포인터 연산자 보다 높기 때문에 괄호를 달아줘야 함.

• 매번, 포인터로 멤버를 참조 할 때마다 (*pPrsn).name 으로 참조하기에는 번거롭기 때문에 pPrsn -> name 과 같은 화살표로 멤버를 참조 할 수 있으며, 편리함. ( 둘 다 동작은 동일함. )