C언어 구조체 개념과 활용 예제

C 언어에서 구조체의 개념

C 언어는 효율적인 메모리 관리와 높은 성능으로 인해 널리 사용되고 있습니다. 이 언어의 기본적인 특징 중 하나는 ‘구조체(structure)’라는 개념으로, 서로 다른 데이터 타입을 하나의 집합으로 묶어 새로운 데이터 형태를 정의할 수 있습니다. 구조체를 통해 우리는 관련성이 있는 여러 변수를 하나의 단위로 구성하여 코드의 가독성을 높이고 유지보수를 용이하게 할 수 있습니다.

구조체의 기본 정의

구조체는 다음과 같은 형식으로 정의됩니다:

struct 구조체이름 {
  자료형 변수명1;
  자료형 변수명2;
  // ...
};

이와 같은 방식으로 정의된 구조체는 다양한 특성을 가진 여러 변수를 포함할 수 있으며, 이는 객체 지향 프로그래밍의 기본적인 원리를 따릅니다.

구조체의 활용 예

구조체를 활용하는 방법 중 하나는 학생 정보를 저장하는 것입니다. 예를 들어, 학생의 이름과 나이, 학번 등을 포함한 구조체를 다음과 같이 정의할 수 있습니다:

struct Student {
  char name[50];
  int age;
  int studentID;
};

이후 해당 구조체 변수를 선언하고 초기화하는 과정은 다음과 같습니다:

struct Student student1;
strcpy(student1.name, "홍길동");
student1.age = 20;
student1.studentID = 12345;

구조체 배열 및 포인터 사용하기

구조체는 배열 형태로도 선언 가능하여 여러 학생의 정보를 한번에 다룰 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같이 구조체 배열을 선언할 수 있습니다:

struct Student students[3] = {
  {"Alice", 19, 1001},
  {"Bob", 21, 1002},
  {"Charlie", 22, 1003}
};

이 배열을 사용하면 루프를 통해 모든 학생의 정보를 손쉽게 출력할 수 있습니다:

for (int i = 0; i < 3; i++) {
  printf("학생 %d: %s, 나이: %d, 학번: %d\n", i + 1, students[i].name, students[i].age, students[i].studentID);
}

구조체 포인터

구조체의 주소를 포인터 변수에 저장할 수 있습니다. 포인터를 사용하면 메모리 사용을 최적화할 수 있으며, 아래의 예제를 통해 확인할 수 있습니다:

struct Student *ptr = &student1;
printf("이름: %s\n", ptr->name);
printf("나이: %d\n", ptr->age);

위와 같이 포인터를 통해 구조체 멤버에 접근하면 코드의 효율성을 더욱 높일 수 있습니다.

구조체의 고급 개념 - 중첩 구조체

C 언어에서는 구조체 내에 다른 구조체를 포함하는 중첩 구조체를 정의할 수 있습니다. 예를 들어, 친구 정보를 저장하기 위해 이름과 주소 정보를 포함하는 구조체를 정의할 수 있습니다:

struct Name {
  char first[30];
  char last[30];
};
struct Friend {
  struct Name friend_name;
  char address[30];
};

이렇게 정의된 중첩 구조체는 친구의 이름과 주소 정보를 동시에 관리할 수 있는 장점이 있습니다. 사용 예시는 다음과 같습니다:

struct Friend hong = {{"길동", "홍"}, "서울시 강남구"};
printf("%s %s에게,\n", hong.friend_name.last, hong.friend_name.first);

구조체의 크기와 메모리 관리

구조체의 크기는 각 멤버 변수의 크기에 따라 결정됩니다. 그러나 컴파일러는 메모리 접근 최적화를 위해 바이트 패딩을 사용하여 구조체의 실제 크기가 멤버 변수 크기의 총합보다 클 수 있습니다. 예를 들어, 다음 코드는 구조체의 크기를 확인하는 방법을 보여줍니다:

typedef struct {
  char a;
  int b;
  double c;
} TypeSize;
printf("구조체 TypeSize의 크기: %zu\n", sizeof(TypeSize));

이 코드는 구조체의 크기와 각 멤버의 크기를 출력하여, 패딩 바이트의 존재 여부를 확인할 수 있도록 해줍니다.

결론

구조체는 C 언어의 핵심 개념 중 하나로, 다양한 데이터 타입을 그룹화하여 코드의 모듈화와 재사용성을 높이는 데 매우 유용합니다. 오늘 살펴본 예제와 개념들을 통해 구조체의 강력한 기능을 이해하고, 실제로 활용할 수 있는 기반을 마련하셨기를 바랍니다. 앞으로 C 언어를 통해 더 나아가고 싶은 여러분의 길에 이 정보가 도움이 되었기를 기대하며, 계속해서 다양한 프로그램을 작성해 보시기 바랍니다.

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