typedef

[C] 구조체와 공용체 - 2 2021.01.01

[C] 구조체와 공용체 - 2

2021. 1. 1. 16:27

구조체와 공용체 - 2

함수와 구조체, typedef, 구조체 비트필드, 공용체.

학습 목표
1. 구조체를 이용한 매개변수사이의 자료전달 방법 이해.
2. typedef를 이용하여 새로운 자료형 정의.
3. 구조체 비트필드를 선언 및 사용.
4. 공용체 사용.

주요 용어

typedef : 이미 존재하는 자료형에 새로운 이ㅁ을 부여하기 위한 키워드.
구조체 비트필드 : 주기억장치의 기억공간을 byte 단위가 아닌 bit 단위로 사용하는 방법.
공용체 : 동일한 기억장소에 여러 유형의 자료를 저장하기 위해 정의하는 자료형.

함수와 구조체

함수에서의 구조체 사용

구조체를 함수의 매개변수로 사용

일반 변수를 함수의 매개변수로 사용하는 것과 동일.
매개변수가 구조체인 경우 함수의 형식매개변수를 구조체로 선언.
해당 구조체 전체가 복사되기 때문에 편리.
구조체 전체가 복사되기 때문에 시간이 많이 걸리고, 기억공간의 낭비가 심함.

예

#include <stdio.h>

//  함수의 원형 정의 -> struct -> int나 char와 같은 일종의 자료형.
struct num calc(struct num); 
struct num
{
  int x, y, sum, mul;
};

void main()
{
  // 구조체 변수 선언.
  struct num num1;
  num1.x = 10;
  num1.y = 20;

  //  피호출함수 calc()에 struct num형 구조체를 매개변수로 넘김.
  num1 = calc(num1);

  printf("x : %d, y : %d, sum : %d, mul : %d\n", num1.x, num1.y, num1.sum, num1.mul);
}

//  넘겨받은 struct num형 구조체의 멤버끼리 연산, 구조체를 리턴함
struct num calc(struct num num)
{
  num.sum = num.x + num.y;
  num.mul = num.x * num.y;
  return num;
}

구조체 포인터를 함수의 매개변수로 사용

일반적으로 구조체 포인터를 함수의 매개변수로 사용.
구조체를 복사하지 않기 때문에 실행속도가 향상, 기억공간의 사용 효율 증가.

예

#include <stdio.h>

struct num calc(struct num *);
struct num
{
  int x, y, sum, mul;
};

void main()
{
  // 구조체 변수 선언.
  struct num num1;
  num1.x = 10;
  num1.y = 20;

  // 참조호출 & 사용.
  num1 = calc(&num1);

  printf("x : %d, y : %d, sum : %d, mul : %d\n", num1.x, num1.y, num1.sum, num1.mul);
}

// 구조체포인터를 매개변수로 넘겨받음.
struct num calc(struct num *num)
{
  num->sum = num->x + num->y;
  num->mul = num->x * num->y;
}

typedef

이미 존재하는 자료형에 새로운 이름은 붙이기 위한 키워드.

간단하거나 의미있는 이름으로 바꿀 수 있어 프로그램 이해가 쉽다.
구조체 형을 선언하는데 많이 사용.
형식
- typedef 기존_자료형 새로운_자료형_이름;

예

typedef int INT;

  //  unsigned int 형을 BYTE라는 이름으로 정의.
  typedef unsignd int BYTE; 
  //  컴파일러가 unsigned int val로 해석
  BYTE val;

  //  int *를 PTR로 재정의.
  typedef int * PTR;
  //  int *p1, *p2를 의미.
  PTR p1, p2;

  #include <stdio.h>

  struct data {
    int x, y;
  };

  //  data형 구조체를 새로운 이름 DATA로 정의.
  typedef struct data DATA;

  void main() {
    //  struct data d = {1, 2}; // ->
    DATA d = {1, 2};

    printf("d.x : %d, d.y : %d\n", d.x, d.y);
  }

typedef를 이용한 구조체 표현의 다른 방법

  struct data {
    int x, y;
  };

  typedef struct data DATA;

  //   구조체 정의와 typedef 선언을 한번에 표현.
  typedef struct data {
    int x, y;
  } DATA;

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

  struct person {
    char name[20];
    char gender;
    int age;
  };

  // person 형 구조체를 MAN으로 정의.
  typedef struct person MAN;
  // unsigned char를 CHAR로 정의.
  typedef unsigned char CHAR;
  // int *를 PTR로 정의.
  typedef int *PTR;

  void main() {
    //  struct person memb; // ->
    MAN memb;
    // unsigned char data; // ->
    CHAR data;
    // int * pt; // ->
    PTR pt;

    strcpy(memb.name, "ASDF");
    memb.gender = 'F';
    memb.age = 30;

    //  unsignd char data에 100 대입.
    data = 100;
    // person형 구조체의 age값 주소를 int* pt에 대입.
    pt = &(memb.age);

    printf("*pt = %d\n", *pt);
  }

구조체 비트필드(bit field)

주기억장치의 기억공간을 byte 단위가 아닌 bit 단위로 사용
- 프로그램 시 bit 단위의 연산이 필요할 경우 int 형 변수를 사용.
- 이때 int형은 4 byte (32 bit)이므로 1 bit를 제외한 32 bit의 기억공간 낭비가 발생함.
구조체 비트필드를 사용하면
- 기억공간 절약.
- 융통성 있는 데이터 구조체 생성 가능.

구조체 비트필드의 정의

  struct 비트필드명 {
    자료형 비트필드변수 : 비트크기;
  };

  struct bit_filed {
    unsigned a : 1; // -> 1 bit;
    unsigned g : 2; // -> 2 bit;
  }

구조체 비트필드의 선언 예와 기억공간 구조

  struct tt {
    unsigned short a : 4;
    unsigned short b : 2;
    unsigned short c : 1;
    unsigned short d : 7;
  };
  //  구조체 비트필드 변수의 선언.
  struct tt bit;

구조체 비트필드의 참조

비트필드의 자료형은 int나 unsigned로 선언.
비트필드에 대한 포인터나 배열은 사용 안됨.
비트필드의 전체 크기는 시스템이 제공하는 int의 크기 이내여야 함.

  struct tt
  {
    unsigned a : 4;
    unsigned b : 2;
    unsigned c : 1;
    unsigned d : 7;
  };

  struct tt bit;
  //  필드에 값 대입
  bit.a = 15;
  bit.b = 3;
  bit.c = 0;
  bit.d = 127;

  #include <stdio.h>

  void main() {
    //  구조체 비트필드의 정의.
    struct tt {
      unsigned a : 5;
      unsigned b : 6;
      unsigned c : 6;
      unsigned d : 4;
    };

    //  고조체 비트필드 변수의 선언과 초기화.
    struct tt v = {1, 2, 3, 4};

    printf("v : { a : %d, b: %d, c : %d, d : %d }\n", v.a, v.b, v.c, v.d);
    // v : { a : 1, b: 2, c : 3, d : 4 }
    printf("v's usage is %d byte.\n", sizeof(v));
    // v's usage is 4 byte.
  }

구조체 비트필드의 기억공간 구조

  struct tt {
    //  비트필드의 총 수가 int의 크기보다 클 경우 ->
    // 비트필드가 2개의 int 사이에 걸쳐 저장될 수 없다.
    unsigned short a : 5;
    unsigned short b : 6;
    unsigned short c : 6;
    unsigned short d : 4;
  };

공용체의 개념

공용체 (union)

동일한 기억장소에 여러 유형의 자료를 저장하기 위해서 프로그래머가 선언한 자료형.
공용체 안에 포한된 자료들이 같은 기억장소를 공유하여 사용.
사용될 자료의 자료형이 유동적일 경우 기억 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점.

공용체의 예

공용체의 멤버들이 완전히 다른 자료형을 가질 때 기억공간을 절약하기 위해 사용.
ex :
- 급여관리
  - 원화로 월급을 지급받는 사람 : 정수형으로 처리.
  - 달러로 월급을 지급받는 사람 : 실수형으로 처리.
  - 공용체를 사용하면 필요에 따라 메모리의 자료형을 선택해서 값 저장 가능.

공용체 정의

  union 공용체명 {
    field 1;
    field 2;
  }

  union var {
    char a;
    int b;
    float c;
  }

공용체 변수 선언

형식 : union 공용체명 변수명;
사용 예 : unioin var abc;

공용체 졍의와 변수 선언 예

  //  공용체 정의
  union var {
    //  공용체 멤버
    char a, int b, float c;
  };
  //  공용체 변수 선언
  union var abc;

공용체 변수의 참조 방법

  union var
  {
    char a, int b, float c;
  };
  union var abc;
  // 공용체 변수의 참조
  abc.a = 'A';
  abc.b = 133;
  abc.c = 1234.5678;

공용체의 사용

공용체가 사용 되면
- 공용체의 멤버 중에서 자료크기(byte 수)가 가장 큰 멤버에 대해서만 기억공간이 할당.
- 기억 공간의 시작 위치부터 각 부분을 다른 멤버가 공용으로 사용.

공용체 기억공간 표현의 예

  union hold {
    short int digit;
    double big;
    char letter;
  }

공용체 변수의 참조 예

  union hold {
    short int digit;
    double big;
    char letter;
  };
  union hold fit; 

  fit.digit = 23;     //  2 byte 사용.
  fit.big = 1234.567; //  23이 지워지고 1234.567 저장 (8 byte 사용)
  fit.letter = 'b';   //  1234.567 삭제, 'b' 저장. (1 byte 사용)

공용체 변수의 기억공간 사용 예

공용체 변수의 사용 예

  #include <stdio.h>

  void main()
  {
    union tt
    {
      short int i;
      float f;
      double d;
    };
    //  공용체 변수 선언
    union tt t;

    t.i = t.f = t.d = 0;

    printf("%d byte \n", sizeof(t));

    t.i = 100;

    printf("%d %f %f\n", t.i, t.f, t.d);

    t.f = 0.5;
    printf("%d %f %f\n", t.i, t.f, t.d);

    t.d = 0.016677;
    printf("%d %f %f\n", t.i, t.f, t.d);
  }

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