C Programming [Structure]

Published On June 02, 2014

구조체

구조체는 서로 다른 형태의 데이터를 결합시키는 아주 유용한 파생 자료형(배열, 포인터, 열거형, 구조체)이다.
여러 개의 자료형들을 묶어서 새로운 자료형을 만들 수 있는 방법이다.
배열은 여러 개의 같은 자료형을 하나로 묶는 것

struct라는 키워드를 사용

 struct student {
       int number;
       char name[10];
       double grade;
 };  
 struct student s1 = { 24, "Ji", 4.3 };

구조체 태그: 구조체의 이름(변수가 아니다)
주의해야 할 점! 구조체 선언은 변수 선언이 아니다. 구조체 선언은 구조체 안에 어떤 변수들이 들어간다는 것만 말해주는 것이다. 아직은 데이터를 저장할 수 없다.
구조체 태그와 구조체 변수의 차이점
1) 구조체 태그는 구조체의 정의를 나타낸다. 따라서 구조체 태그에는 메모리 공간이 할당되지 않는다.
2) 구조체 변수에는 메모리 공간이 할당된다.
구조체 멤버 참조: 멤버 연산자(.)을 사용한다.
만약 멤버가 문자열이라면 멤버에 값을 대입할 때, strcpy()를 사용한다.
구조체를 정의할 때 태그 이름은 생략하여도 무방하나 생략하지 않는 것이 좋다.
구조체 안에 구조체를 포함시킬 수 있다.
구조체를 다른 구조체에 대입하는 것은 가능하다.(=연산자 사용 가능) 그러나 구조체 변수와 구조체 변수를 서로 비교하는 것은 허용되지 않는다.
구조체의 배열: 구조체가 여러 개 모인 구조
구조체 배열의 초기화에는 중괄호 안에 또 중괄호가 필요하다. 주의해야 할 점은 각 요소들의 초기화 값 사이에는 콤마가 있어야 한다는 것이다.
구조체 배열의 원소의 개수 = sizeof(list) / sizeof(list[0]) or = sizeof(list) / sizeof(struct student)
구조체와 포인터 1) 구조체를 가리키는 포인터 2) 포인터를 멤버로 가지는 구조체

구조체를 가리키는 포인터

struct student s = { 2014136124, "지명화“, 4.3 };
struct student *p;
p = &s;
printf("학번: %d", (*p).number); // 반드시 괄호 사용(. 연산자가 *연산자보다 우선 순위가 높기 때문이다)

-> : 간접 멤버 연산자
```
(*p).number = p->number
```
다음 네 가지의 경우를 잘 이해하자!
1) (*p).number : 포인터 p가 가리키는 구조체의 멤버 number

2) p->number(=(*p).number : 포인터 p가 가리키는 구조체의 멤버 number

3) *p.number(=*(p.number)) : 구조체 p의 멤버 number가 가리키는 것, 이때 number는 반드시 포인터여야 한다.

4) *p->number(=*(p->number)) : p가 가리키는 구조체의 멤버 number가 가리키는 내용, 이때 number는 반드시 포인터여야 한다.
연결리스트
- 자기 자신을 가리키는 포인터
문자 배열과 문자 포인터 1) 문자 배열은 구조체 안에 문자열을 저장하고 변경이 가능하다. 2) 문자 포인터는 문자열이 이미 저장되어 있는 경우에만 문자 포인터로 그곳을 가리키게 하여 사용할 수 있지만 저장할 수는 없다.(scanf 사용불가능)
구조체와 함수
- 구조체가 인수나 반환 값으로 사용될 때는 “call by value”이다. 즉, 구조체 변수의 모든 내용이 복사되어 함수로 전달되고 반환된다. 따라서 원본 구조체에 영향이 없다.
- 구조체의 크기가 큰 경우 상당한 시간이 소요되므로 구조체를 직접 전달하거나 반환하는 것보다 구조체의 포인터를 사용하는 것이 좋다.
- 함수로 포인터가 전달되고 원본을 변경할 필요가 없으면 가급적 const를 적어주자.
- 만약 배열을 구조체 안에 포함시켜서 함수의 인수로 전달하면 구조체 안에 들어 있는 배열은 복사되어 전달된다.
공용체
- 같은 메모리 영역을 여러 개의 변수들이 공유할 수 있게 하는 기능
- 배열 : 같은 타입의 변수들이 여러 개 모여 있음
- 공용체 : 다른 타입의 변수들이 여러 개 모여 있음
- 가장 큰 멤버의 크기만큼의 메모리가 할당 된다
- union
  - 선택된 멤버에 따라 저장된 값이 다르게 해석 된다
  - 중요한 용도 중 하나는 똑같은 값을 서로 다른 표현 방법으로 보고 싶은 경우이다
열거형
- 변수가 가질 수 있는 값들을 나타내는 상수들을 모아놓은 자료형
- 사용 이유 : 프로그램에서는 가질 수 있는 값을 제한하는 것이 프로그래밍 오류를 줄이기 때문이다. 어떤 변수가 정해진 값만을 갖는 경우 선언한다
- 디폴트로 열거형 안에 기호 상수들은 0에서 1씩 증가하는 정수 값이다
- 사용자가 지정해줄 수 있다
- 다른 방법과 비교 1) 정수 사용 : 컴퓨터는 알기 쉬우나 사람은 기억하기 어렵다
  2) 기호 상수 사용 : 기호 상수를 작성할 때 오류를 저지를 수 있다 3) 열거형 : 컴파일러가 중복이 일어나지 않도록 체크 한다
typedef
- 새로운 자료형을 정의하는 것
- 장점 1) 이식성을 높여준다
  자신의 코드를 하드웨어에 독립적으로 만들 수 있다
  
  2) <p>#define과의 차이점</p> typedef은 컴파일러가 직접 처리, 배열 기호 상수는 #define은 못함
  
  3) 문서화의 역할도 한다
  주석을 붙이는 것과 같은 효과가 있다
요약 및 정리
- 구조체와 배열의 차이점은 구조체는 다른 자료형을 하나로 묶어서 쓰는 것이고 배열은 같은 자료형을 하나로 묶어서 쓰는 것이다
- 구초체는 키워드 struct으로 선언하고 공용체는 union, 열거형은 enum으로 선언한다
- 구조체의 선언만으로 변수가 만들어지는가? 정의될뿐 만들어지지 않는다
- 구조체를 가리키는 포인터 p를 통하여 구조체 안의 변수 x를 참조하는 수식은 p->x 이다
- 원본 구조체를 포인터로 함수에 전달하는 경우, 원본 구조체를 훼손하지 않게 하려면 어떻게 하면 되는가? 구조체 태그 뒤에 const를 붙여서 사용한다
- 공용체는 다른 타입의 변수들이 동일한 기억 공간을 공유할 수 있도록 만든 것이다
- 열거형은 정수형 상수값들을 나열해 놓은 자료형이다
- #define 대신에 열거형을 사용하는 장점은? 이식성을 높여준다. #define으로 할 수 없는 것을 가능하게 해준다. 문서화가 가능하다.
- 새로운 자료형을 정의하기 위하여 사용되는 키워드는 typedef이다.

예제

[벡터]

#include <stdio.h>
#include <math.h>

typedef struct Pointer1 {
	int x, y;
} Pointer1;

typedef struct Pointer2 {
	int x, y, z;
} Pointer2;

// 문제 1번. 몇 사분면에 위치해있는지 알려주는 함수
void whatDimension(Pointer1 p)
{
	if(p.x > 0 && p.y > 0)
		printf("제 1사분면\n");
	else if(p.x < 0 && p.y > 0)
		printf("제 2사분면\n");
	else if(p.x < 0 && p.y < 0)
		printf("제 3사분면\n");
	else if(p.x > 0 && p.y < 0)
		printf("제 4사분면\n");
	else
		printf("원점");
}
// 문제 2-1번. 두 점 사이의 거리
double distance(Pointer1 p1, Pointer1 p2)
{
	return sqrt(pow((p1.x - p2.x), 2.0) + pow((p1.y - p2.y), 2.0));
}
// 문제 2-2번. 벡터의 합
double vector_sum(Pointer1 p1, Pointer1 p2)
{
	return sqrt(pow((p1.x + p2.x), 2.0) + pow((p1.y + p2.y), 2.0));
}
// 문제 2-3번. 벡터의 내적
double vector_inner_product_space(Pointer1 p1, Pointer1 p2)
{
	return (p1.x * p2.x) + (p1.y * p2.y);
}
// 문제 3-1번. 벡터의 외적(좌표)
Pointer2 vector_outter_product(Pointer2 p1, Pointer2 p2)
{
	Pointer2 outter = { (p1.y * p2.z - p1.z * p2.y), (p1.z * p2.x - p1.x * p2.z), (p1.x * p2.y - p1.y * p2.x) };
	return outter;
}
// 문제 3-2번. 삼각형의 넓이
// 벡터의 외적으로 구하기
double triangleArea(Pointer1 p1, Pointer1 p2, Pointer1 p3)
{	
	return 0.5 * abs(((p2.x - p1.x) * (p3.y - p1.y)) - ((p3.x - p1.x) * (p2.y - p1.y)));
}
// 문제 4번. 평면의 법선 벡터
void normal_vector(Pointer2 p1, Pointer2 p2, Pointer2 p3)
{
	Pointer2 pos1 = { (p2.x - p1.x), (p2.y - p1.y), (p2.z - p1.z) };
	Pointer2 pos2 = { (p3.x - p1.x), (p3.y - p1.y), (p3.z - p1.z) };
	Pointer2 normal_vector_pos = vector_outter_product(pos1, pos2);

	printf("법선 벡터 : (%d, %d, %d)\n", normal_vector_pos.x, normal_vector_pos.y, normal_vector_pos.z);
}
// 문제 5-1번. 직사각형인지 정사각형인지 확인하고, 사각형의 넓이, 둘레를 출력하는 함수
// 임의의 두 점을 잇고, 다른 두 점을 이으면 두개의 선분이 완성되고
// 두 선분의 벡터의 내적이 0이면 직교 & 두 선분의 길이가 같으면 정사각형
void isRectangle_Or_Square(Pointer1 p1, Pointer1 p2, Pointer1 p3, Pointer1 p4)
{
	Pointer1 pos1 = { (p1.x - p2.x), (p1.y - p2.y) };
	Pointer1 pos2 = { (p1.x - p3.x), (p1.y - p3.y) };
	Pointer1 pos3 = { (p1.x - p4.x), (p1.y - p4.y) };
	Pointer1 pos4 = { (p2.x - p3.x), (p2.y - p3.y) };
	Pointer1 pos5 = { (p2.x - p4.x), (p2.y - p4.y) };
	Pointer1 pos6 = { (p3.x - p4.x), (p3.y - p4.y) };

	double vec_dis1 = distance(p1, p2);
	double vec_dis2 = distance(p1, p3);
	double vec_dis3 = distance(p1, p4);
	double vec_dis4 = distance(p2, p3);
	double vec_dis5 = distance(p2, p4);
	double vec_dis6 = distance(p3, p4);

	// p1, p2가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0, 두 선분의 길이가 같다면 정사각형
	if(vector_inner_product_space(pos1, pos6) == 0 && vec_dis1 == vec_dis3)
	{
		printf("정사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis2 * vec_dis3));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)(vec_dis2 * 4));
	}
	// p1, p2가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0이 아니고, 두 선분의 길이가 같다면 직사각형
	else if(vector_inner_product_space(pos1, pos6) != 0 && vec_dis1 == vec_dis3)
	{
		printf("직사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis2 * vec_dis3));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)((vec_dis2 + vec_dis3) * 2));
	}

	////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	
	
	// p1, p3가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0, 두 선분의 길이가 같다면 정사각형
	else if(vector_inner_product_space(pos2, pos5) == 0 && vec_dis2 == vec_dis5)
	{
		printf("정사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis1 * vec_dis3));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)(vec_dis1 * 4));
	}
	// p1, p3가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0이 아니고, 두 선분의 길이가 같다면 직사각형
	else if(vector_inner_product_space(pos2, pos5) != 0 && vec_dis2 == vec_dis5)
	{
		printf("직사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis1 * vec_dis3));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)((vec_dis1 + vec_dis3) * 2));
	}
	

	///////////////////////////////////
	// p1, p4가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0, 두 선분의 길이가 같다면 정사각형
	else if(vector_inner_product_space(pos3, pos4) == 0 && vec_dis3 == vec_dis4)
	{
		printf("정사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis1 * vec_dis2));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)(vec_dis1 * 4));
	}
	// p1, p4가 대각선이라고 기준을 잡았을 때, 두 선분의 내적이 0이 아니고, 두 선분의 길이가 같다면 직사각형
	else if(vector_inner_product_space(pos3, pos4) != 0 && vec_dis3 == vec_dis4)
	{
		printf("직사각형\n");
		printf("사각형의 넓이: %d\n", (int)(vec_dis1 * vec_dis2));
		printf("사각형의 둘레: %d\n", (int)((vec_dis1 + vec_dis2) * 2));
	}
	// 두 선분의 내적이 0이 아니고, 두 선분의 길이가 다르다면 예외
	else
		printf("예외처리\n");
}

int main(void)
{
	Pointer1 pos1 = { 3, 5 };
	Pointer1 pos2 = { 1, 5 };
	Pointer1 pos3 = { 3, 1 };
	Pointer1 pos4 = { 1, 1 };

	Pointer2 pos5 = { 1, 2, 3 };
	Pointer2 pos6 = { 2, 6, 7 };
	Pointer2 pos7 = { 3, 4, 5 };

	// 문제 1번. 몇 사분면인지 구하기
	printf("문제 1번. pos1은 몇 사분면입니까? ");
	whatDimension(pos1);
	printf("\n");

	// 문제 2번. 두 점 사이의 거리, 벡터 합, 벡터 내적
	printf("문제 2-1번. pos1과 pos2의 거리는 얼마입니까? ");
	printf("%.2f\n", distance(pos1, pos2));
	printf("\n");
	printf("문제 2-2번. pos1과 pos2의 벡터의 합은 얼마입니까? ");
	printf("%.2f\n", vector_sum(pos1, pos2));
	printf("\n");
	printf("문제 2-3번. pos1과 pos2의 벡터의 내적은 얼마입니까? ");
	printf("%.2f\n", vector_inner_product_space(pos1, pos2));
	printf("\n");

	// 문제 3번. 삼각형의 넓이
	printf("문제 3번. pos1과 pos2, pos3가 이루는 삼각형의 넓이는 얼마입니까? ");
	printf("%.2f\n", triangleArea(pos1, pos2, pos3));
	printf("\n");

	// 문제 4번. 평면의 법선 벡터
	printf("문제 4번. pos5와 pos6, pos7의 법선 벡터는 얼마입니까? ");
	normal_vector(pos5, pos6, pos7);
	printf("\n");

	// 문제 5번. 직사각형인지 정사각형인지/ 사각형의 넓이/ 사각형의 둘레
	printf("문제 5번. pos1과 pos2, pos3, pos4는 어떤 사각형이고, 넓이와 둘레는 얼마입니까? ");
	isRectangle_Or_Square(pos1, pos2, pos3, pos4);

	return 0;
}

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