C言語基礎｜構造体の基礎

C言語基礎｜構造体の基礎

「バラバラの情報を、ひとつの“まとまり”に。Cの構造体でデータ設計が一気にラクになる！」

C言語でプログラムを書いていると、関連する情報をセットで扱いたい場面がよく出てきます。
たとえば「商品」なら、商品名・価格・在庫数…みたいに、1つの対象に複数の項目がぶら下がるんですよね。

もし構造体が無いと、商品名は配列、価格は別の変数、在庫数も別の変数…と散らばってしまって、
「この3つって同じ商品だっけ？」が分かりにくくなります。

そこで登場するのが 構造体（structure）。
“関連データをひとまとめにして、1つの型として扱える”のが、構造体のいちばん大事な価値です。

構造体って何？（カード形式のイメージ）

構造体は、「項目がそろったカードのフォーマット」を作る感覚に近いです。

図：構造体は「フォーマット」／変数は「実体」

(1) フォーマット（型）
struct Product {
  name
  price
  stock
};

(2) 実体（変数）
struct Product apple;
struct Product banana;

• 上は「こういう項目を持つデータの形」を定義しているだけ（まだ中身は無い）
• 下で初めて「その形を持つデータ（変数）」が作られる

用語の整理（タグ・メンバ・オブジェクト）

まずは言葉をスッキリさせましょう。

補足（ここ、試験でも混乱しやすい）

• 型名は struct Product（struct とタグ名がセット）
• Product だけは「タグ名」であって、単体では型名ではありません（typedef を使うと話が変わりますが、今は基本だけでOKです）

構造体の宣言（型の作り方）

書式（型を作る）

struct タグ名 {
    型 メンバ名;
    型 メンバ名;
    ...
};

この宣言は何をするの？

• { } の中に並んだメンバをまとめて
  struct タグ名 という新しい型を作ります。
• 末尾の ; は必須です（ここ、うっかりミス多いです）

オブジェクト（変数）の宣言・定義

書式（実体を作る）

struct タグ名 変数名;

これは何をするの？

• その型（struct タグ名）を持つ 変数（オブジェクト） を作ります。
• 変数なので、あとから値を入れたり、取り出したりできます。

型とオブジェクトを一度に定義する

書式（型定義 + 変数定義をまとめて）

struct タグ名 {
    ...
} a, b;

これは何をするの？

• 型を定義すると同時に、その型の変数 a と b も作ります。

タグ名を省略する形もある（注意点あり）

struct {
    ...
} a, b;

• この場合、型に名前が付かないので、別の場所で同じ型の変数を追加定義できなくなります
• 「その場限りの型」でOKなときだけ使うのが安全です

メンバアクセス（ドット演算子）

構造体の中身（メンバ）に触るには ドット演算子 を使います。

書式

オブジェクト名.メンバ名

例

apple.price

これは「価格」という double型の値そのものを表すので、普通の変数と同じように代入・参照できます。

サンプルプログラム（代入して表示する例）

※元の “学生/身体検査” とは別の、よりシンプルな例に置き換えています。表示メッセージも別の日本語にしています。

プロジェクト名：chap12-2-1　ソースファイル名：chap12-2-1.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define NAME_LEN 32

// 商品を表す構造体
struct Product {
    char   name[NAME_LEN];  // 商品名
    int    stock;           // 在庫数
    double price;           // 価格
};

int main(void)
{
    struct Product item;

    strcpy(item.name, "りんご");
    item.stock = 12;
    item.price = 158.0;

    printf("商品名：%s\n", item.name);
    printf("在庫：%d 個\n", item.stock);
    printf("価格：%.0f 円\n", item.price);

    return 0;
}

このプログラムで出てくる「命令（要素）」の役割

メンバの初期化（作るときにまとめて入れる）

構造体も、変数を作るときに初期化できます。
配列と似ていて、{ } に 宣言順で 値を並べます。

サンプルプログラム（初期化子の例：一部省略すると 0 になる）

プロジェクト名：chap12-2-2　ソースファイル名：chap12-2-2.c

#include <stdio.h>

#define NAME_LEN 32

struct Product {
    char   name[NAME_LEN];
    int    stock;
    double price;
};

int main(void)
{
    // price を書いていない → 自動的に 0.0 になる
    struct Product item = {"みかん", 30};

    printf("商品名：%s\n", item.name);
    printf("在庫：%d 個\n", item.stock);
    printf("価格：%.1f 円\n", item.price);

    return 0;
}

初期化子のルールまとめ

図で理解：構造体メモリ配置のイメージ

構造体のメンバは、基本的に宣言順に並ぶイメージでOKです。
（実際にはアラインメントの都合で“すき間”が入ることがあります）

図：宣言順に並ぶ（イメージ）

図の説明（大事ポイント）

• 先頭のメンバほど小さいアドレスに置かれやすい。
• 末尾のメンバほど大きいアドレスに置かれやすい。
• ただし型によっては、CPUが扱いやすい配置にするために、間に空き領域（パディング）が入ることがある。

演習問題

演習12-1

上の「初期化するプログラム」をもとに、変数 item の各メンバのアドレスを表示するプログラムを作成してください。
表示するのは name, stock, price の3つです。

解答例（そのまま動く版）

プロジェクト名：chap12-2-3　ソースファイル名：chap12-2-3.c

#include <stdio.h>

#define NAME_LEN 32

struct Product {
    char   name[NAME_LEN];
    int    stock;
    double price;
};

int main(void)
{
    struct Product item = {"みかん", 30};

    printf("name の先頭アドレス：%p\n", (void*)item.name);
    printf("stock のアドレス：%p\n", (void*)&item.stock);
    printf("price のアドレス：%p\n", (void*)&item.price);

    return 0;
}

解説（ここで出てくる命令の意味）