연구학습지원 서비스: C언어 기초 가이드 STEP 2: 사용자 정의 자료형

구조체

구조체는 하나 이상의 변수(포인터 변수, 배열 포함)를 하나로 묶을 수 있는 복합 자료형으로, 다양한 형태의 데이터를 처리할 때 사용합니다.
이는 기본 자료형 변수를 묶어서 새로운 자료형을 만든 것이기 때문에 '사용자 정의 자료형'이라고 합니다.
C언어에서 구조체는 struct 키워드를 사용하여 다음과 같이 정의합니다.

형식

struct 구조체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    ...
};

예를 들어 학생에 대한 데이터를 하나로 모은다면 학번, 이름, 전공, 학점 등의 정보가 있습니다.
다음 구조체는 학생의 학번, 이름, 전공, 학점의 정보를 묶을 수 있도록 정의된 구조체입니다.

이렇게 정의된 구조체는 다음과 같이 구조체 변수로 선언하여 사용할 수 있습니다.

struct 구조체이름 구조체변수이름;

앞서 정의한 student 구조체의 변수 student1을 선언하고자 하는 경우에는 다음과 같이 문장을 구성합니다.

	
			1

			struct student student1;

구조체의 정의와 구조체 변수의 선언을 동시에 할 수도 있습니다.

struct 구조체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    ...
}구조체변수이름;

struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
}student1;

구조체 멤버에 접근하는 방법은 다음과 같습니다. 변수로 선언한 구조체의 멤버에 접근할 때는 . (점)(멤버 연산자)을 사용합니다.

구조체변수이름.구조체멤버이름

다음은 . (점)으로 구조체 멤버에 접근하여 값을 할당하고, 값을 출력하는 예제입니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};
 
int main(void)
{
    struct student student1;
 
    // .(점)으로 구조체 멤버에 접근하여 값 할당
    student1.number = 21012345;
    strcpy(student1.name, "김세종");
    strcpy(student1.major, "컴퓨터공학과");
    student1.grade = 3.5;
 
    // .(점)으로 구조체 멤버에 접근하여 값 출력
    printf("학번 : %d\n", student1.number);
    printf("이름 : %s\n", student1.name);
    printf("전공 : %s\n", student1.major);
    printf("학점 : %.2f\n", student1.grade);
 
    return 0;
}

실행결과

학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

18,19행에서 name과 major는 배열이기 때문에 문자열 저장을 위해 strcpy 함수를 사용합니다. strcpy(저장될 배열명, 저장할 문자열)
26행에서 %lf로 실수를 출력하면 소수점 이하 6자리까지 출력됩니다. 소수점의 자릿수를 바꾸려면 %와 lf사이에 소수점을 찍고 자릿수를 지정합니다.

구조체 변수도 선언과 동시에 초기화가 가능합니다.
구조체 변수를 선언하는 동시에 값을 초기화하려면 { } (중괄호) 안에 .(점)(멤버 연산자)과 멤버 이름을 적고 값을 할당합니다.
이 방법을 사용하면 원하는 멤버 변수만을 초기화할 수 있습니다. 멤버 변수가 정의된 순서와 초기화 순서는 상관없으며, 초기화하지 않은 멤버 변수는 0으로 초기화됩니다.

struct 구조체이름 구조체변수이름 = { .멤버이름1 = 값1, .멤버이름2 = 값2 ... }

	
			1

			struct student student1 = { .학번 = 21012345, .이름 = "김세종", .전공 = "컴퓨터공학과", .학점 = 3.5 };

멤버 이름과 할당 연산자 없이 값만 , (콤마)로 구분하여 나열해도 됩니다. 단, 이 때는 구조체 멤버가 선언된 순서대로 넣고, 각 멤버의 자료형에 맞게 넣습니다.
즉, 처음부터 순서대로 값을 채워 넣어야 하며 중간에 있는 멤버만 값을 할당하거나, 중간에 있는 멤버만 생략할 수는 없습니다.

struct 구조체이름 구조체변수이름 = { 값1, 값2 ... }

	
			1

			struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };

Visual Studio 2013 버전 이상부터 strcpy() 함수를 사용하면 에러가 나면서 컴파일이 안됩니다.
에러 메시지를 보면 C4996 'strcpy': This function or variable may be unsafe. Consider using strcpy_s instead. To disable deprecation, use _CRT_SECURE_NO_WARNINGS. 라고 나옵니다.

해결방법

구조체와 배열

일반 변수에 배열이 있듯이 구조체에도 배열이 있습니다. 여러 정보를 저장하기 위해서는 다수의 구조체 변수를 선언해야 합니다.
구조체 배열은 변수 이름 뒤에 [ ] (대괄호)를 붙인 뒤 크기를 설정합니다.

struct 구조체이름 변수이름[크기];

다음 예제는 구조체 배열의 선언 및 초기화를 보여주는 예제입니다.
구조체 배열에서 각 요소에 접근하려면 배열 뒤에 대괄호를 사용하며 대괄호 안에 인덱스를 지정해줍니다. 여기서 멤버에 접근하려면 . (점)(멤버 연산자)을 사용합니다.

			
				
						1
2
3
4
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6
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33
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38
39
40
41
42
43

						#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};
 
int main(void)
{
    struct student arr[3];    // 크기가 3인 구조체 배열 생성
    int i;
 
    // 인덱스로 요소에 접근한 뒤 .(점)으로 멤버에 접근
    arr[0].number = 21012345;
    strcpy(arr[0].name, "김세종");
    strcpy(arr[0].major, "컴퓨터공학과");
    arr[0].grade = 3.5;
 
    arr[1].number = 21012346;
    strcpy(arr[1].name, "이세종");
    strcpy(arr[1].major, "소프트웨어학과");
    arr[1].grade = 2.5;
 
    arr[2].number = 21012347;
    strcpy(arr[2].name, "박세종");
    strcpy(arr[2].major, "데이터사이언스학과");
    arr[2].grade = 4.5;
 
    for (i = 0; i < 3; i++)
    {
        printf("학번 : %d\n", arr[i].number);
        printf("이름 : %s\n", arr[i].name);
        printf("전공 : %s\n", arr[i].major);
        printf("학점 : %.2f\n", arr[i].grade);
        printf("\n");
    }
 
    return 0;
}
 

					

			
			

실행결과

학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

학번 : 21012346
이름 : 이세종
전공 : 소프트웨어학과
학점 : 2.50

학번 : 21012347
이름 : 박세종
전공 : 데이터사이언스학과
학점 : 4.50

구조체 배열을 선언하면서 초기화하려면 { } (중괄호)안에 { } 중괄호를 사용합니다.

struct 구조체이름 변수이름[크기] = { { .멤버이름1 = 값1, .멤버이름2 = 값2 ...},
                                     { .멤버이름1 = 값3, .멤버이름2 = 값4 ...}
                                   ... };

	
			1
2
3

			struct student arr[3] = { { .학번 = 21012345, .이름 = "김세종", .전공 = "컴퓨터공학과", .학점 = 3.5 },
                          { .학번 = 21012346, .이름 = "이세종", .전공 = "소프트웨어학과", .학점 = 2.5 },
                          { .학번 = 21012347, .이름 = "박세종", .전공 = "데이터사이언스학과", .학점 = 4.5 } }

		

struct 구조체이름 변수이름[크기] = { { 값1, 값2 ... }, { 값3, 값4 ... }, ... };

	
			1
2
3

			struct student arr[3] = { { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 },
                          { 21012346, "이세종", "소프트웨어학과", 2.5 },
                          { 21012347, "박세종", "데이터사이언스학과", 4.5 } }

		

구조체와 포인터

포인터는 메모리의 주소값을 저장하는 변수입니다. 구조체 포인터도 마찬가지입니다.
구조체를 가리키는 포인터를 구조체 포인터라고 합니다.
구조체 포인터 변수도 일반 포인터 변수와 동일하게 변수이름 앞에 *를 붙여 선언합니다.

struct 구조체이름 * 구조체포인터;

구조체 포인터를 이용하여 구조체의 멤버에 접근하는 방법에는 다음과 같이 두 가지 방법이 있습니다.
아래의 두 가지 방법은 완전히 같으며, 일반적으로 ->(화살표 연산자)가 좀 더 많이 사용됩니다.

1. *(참조 연산자)를 이용하는 방법
2. ->(화살표 연산자)를 이용하는 방법

1. *(참조 연산자)를 이용하는 방법은 다음과 같습니다.

(*구조체포인터).멤버변수이름

*(참조 연산자)는 .(멤버 연산자)보다 연산자 우선순위가 낮으므로 반드시 ( ) (괄호)를 사용합니다.

2. ->(화살표 연산자)를 이용하는 방법은 다음과 같습니다.

구조체포인터 -> 멤버변수이름

예제를 통해 구조체 포인터의 사용법을 살펴보겠습니다. 아래 두 가지 방법은 같은 동작을 하며, 실행결과도 같습니다.

#include <stdio.h>
 
struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};
 
int main(void)
{
    struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };
    struct student * ptr = &student1;
 
    printf("학번 : %d\n", (*ptr).number);
    printf("이름 : %s\n", (*ptr).name);
    printf("전공 : %s\n", (*ptr).major);
    printf("학점 : %.2f\n", (*ptr).grade);
 
    return 0;
}

실행결과

학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

#include <stdio.h>
 
struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};
 
int main(void)
{
    struct student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5};
    struct student * ptr = &student1;
 
    printf("학번 : %d\n", ptr -> number);
    printf("이름 : %s\n", ptr -> name);
    printf("전공 : %s\n", ptr -> major);
    printf("학점 : %.2f\n", ptr -> grade);
 
    return 0;
}

실행결과

학번 : 21012345
이름 : 김세종
전공 : 컴퓨터공학과
학점 : 3.50

student형 포인터 변수 ptr이 구조체 변수 student1을 가리킵니다.

student형 포인터 변수 ptr을 이용해 다음과 같이 구조체 변수 student1에 접근합니다.

	(*ptr).number	ptr -> number
	(*ptr).name	ptr -> name
	(*ptr).major	ptr -> major
	(*ptr).grade	ptr -> grade

typedef

typedef 선언은 기존에 존재하는 자료형의 이름에 새 이름을 부여합니다.
typedef 선언을 사용하여 이미 정의된 형식이나 사용자가 선언한 형식에 대한 보다 짧거나 의미 있는 이름을 생성할 수 있습니다.

typedef는 기본적으로 아래와 같이 작성합니다. 새롭게 선언할 자료형은 가장 마지막에 있는 단어를 중심으로 이루어집니다.

typedef 기존_자료형 새롭게_선언할_자료형;

아래와 같이 작성하면 unsigned int의 별칭으로서 myint라는 자료형이 새롭게 구현됩니다.

	
			1

			typedef unsigned int myint;

위의 typedef 코드를 작성했다면 이렇게 작성할 수 있습니다.

	
			1
2
3

			unsigned int num;
// 위 코드와 아래 코드는 같은 의미입니다.
myint num;

		

typedef를 이용하면 구조체 변수를 만들 때 struct 선언을 생략할 수 있습니다. typedef로 구조체를 정의하면서 별칭을 지정해주면 됩니다.

다음과 같이 구조체가 정의되어있으면

	
			1
2
3
4
5
6
7

			struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
};

		

다음과 같이 구조체 변수를 선언과 초기화 해야 합니다.

	
			1

			struct student student1; = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };

typedef 선언을 통해 struct student를 대신할 수 있도록 Student라는 이름을 정의할 수 있습니다.

	
			1

			typedef struct student Student;    // struct student에 Student라는 이름 부여

이후로는 다음과 같이 struct 선언을 생략하고 구조체 변수 선언과 초기화를 할 수 있습니다.

	
			1

			Student student1 = { 21012345, "김세종", "컴퓨터공학과", 3.5 };

typedef로 구조체를 정의하면서 별칭을 지정할 수도 있습니다.

typedef struct 구조체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    멤버변수3자료형 멤버변수3이름;
    ...
} 구조체별칭;

오른쪽의 선언은 왼쪽의 정의와 선언을 묶은 것입니다. 다음과 같이 구조체의 정의와 typedef 선언을 묶을 수 있습니다.

			
				
						1
2
3
4
5
6
7
8
9

						struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
}
 
typedef struct student Student;

					

			
			

			
				
						1
2
3
4
5
6
7

						typedef struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
} Student;

					

			
			

구조체 이름을 생략하는 방법도 있습니다. 단, 오른쪽과 같이 구조체의 이름을 생략하면 struct 선언을 추가하면서 변수를 선언할 수 없습니다.

typedef struct student
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
} Student;

typedef struct
{
    int number;
    char name[20];
    char major[20];
    double grade;
} Student;

단, 오른쪽과 같이 구조체의 이름을 생략하면 struct 선언을 추가하면서 변수를 선언할 수 없습니다.

1 2	Student student1; // 가능한 선언 struct student student1; // 불가능한 선언

공용체

공용체는 union 키워드를 사용하여 선언하며, 구조체와 비슷합니다. 모든 멤버 변수가 하나의 메모리 공간을 '공유'한다는 점만이 다릅니다.
모든 멤버 변수가 같은 메모리를 공유하므로, 공용체는 한 번에 하나의 멤버 변수만 사용할 수 있습니다.

공용체를 정의하는 방법은 키워드 struct 대신 union을 사용하는 것입니다.

union 공용체이름
{
    멤버변수1자료형 멤버변수1이름;
    멤버변수2자료형 멤버변수2이름;
    ...
};

구조체와 공용체의 차이를 보면 공용체를 쉽게 이해할 수 있습니다.

#include <stdio.h>
 
typedef struct snum    // 구조체 선언
{
    int a;
    int b;
    double c;
} Snum;
 
typedef union unum    // 공용체 선언
{
    int a;
    int b;
    double c;
} Unum;
 
int main(void)
{
    Snum sn;
    Unum un;
    printf("%p %p %p\n", &sn.a, &sn.b, &sn.c);
    printf("%p %p %p\n", &un.a, &un.b, &un.c);
    printf("%d %d\n", sizeof(Snum), sizeof(Unum));
 
    return 0;
}

실행결과

00DBFE50 00DBFE54 00DBFE58
00DBFE40 00DBFE40 00DBFE40
16 8

Snum형 변수를 구성하는 멤버들의 주소값은 다른데 Unum형 변수를 구성하는 멤버들의 주소값은 동일하다는 것을 볼 수 있습니다.
sizeof 연산자로 자료형의 크기를 구하면 16과 8이 출력됩니다. int는 4바이트, double은 8바이트입니다.
여기서 16은 모든 멤버 크기를 합한 결과 16이고, 8은 멤버 중에서 가장 크기가 큰 double의 크기만 계산된 결과입니다.

#include <stdio.h>
 
typedef union unum    // 공용체 선언
{
    int a;
    int b;
    double c;
} Unum;
 
int main(void)
{
    Unum un;    // 8바이트 메모리 할당
 
    un.a = 10;
    printf("%d\n", un.b);    // b 멤버 출력
 
    un.c = 11.1;    // c 멤버에 값 대입
    printf("%d\n", un.a);    // a 멤버 출력
    printf("%d\n", un.b);    // b 멤버 출력
    printf("%f\n", un.c);    // c 멤버 출력
 
    return 0;
}

실행결과

출력 결과로 알 수 있듯이 처음에 a(상위 4바이트의 메모리 공간)에 10을 저장했습니다.
b는 int형 변수이므로 b 멤버에 접근할 경우 상위 4바이트의 공간을 참조하게 됩니다. 그런데 앞서 이 공간에 10을 저장했으므로 10이 출력됩니다.
17행에서 c에 실수를 저장함으로써 결과적으로 상위 4바이트에 저장된 값을 덮어써버립니다.
실수를 저장하면서 덮어써버렸기 때문에, a, b(상위 4바이트)를 읽어서 출력하면 알 수 없는 값이 출력됩니다.

다음은 구조체와 공용체를 비교한 표입니다.

	구조체(struct)	공용체(union)
메모리	구조체의 각각의 멤버들은 모두 다른 메모리를 갖습니다. 따라서 각각 메모리의 시작 주소가 다릅니다.	공용체의 모든 멤버들은 모두 같은 메모리를 공유합니다. 따라서 각각의 멤버들은 시작 주소가 모두 동일합니다.
초기화	구조체 멤버들을 한 번에 초기화할 수 있습니다.	공용체의 초기화는 첫 번째 멤버에서만 초기화를 할 수 있습니다. 첫번째 멤버가 아닌 멤버를 초기화할 때는 .(멤버 접근 연산자)로 멤버를 직접 지정해야 합니다.
전체 크기	모든 구조체 멤버 크기의 합입니다.	가장 큰 멤버의 크기입니다.
접근	구조체의 모든 멤버에 접근할 수 있습니다.	하나의 멤버에만 접근할 수 있습니다.

열거형

열거형은 enum 키워드를 사용하여 선언합니다. enumeration의 약자로서, 열거한다는 의미를 가집니다.
예로, 요일을 저장하는 변수는 [월요일, 화요일, 수요일, 목요일, 금요일, 토요일, 일요일] 중의 하나의 값만 가질 수 있습니다.

열거형을 정의하는 방법은 다음과 같습니다. 초기화를 하지 않으면 열거된 순서에 따라 0부터 차례대로 증가합니다.

enum 열거형이름
{
    상수명1, 상수명2, ...
};

예를 들어 요일을 만든다고 하면 요일을 열거형으로 정의할 수 있습니다.

			
						1
2
3
4

						enum days_of_week
{
    mon, tue, wed, thu, fri, sat, sun    // 열거형 선언
};

위와 같은 형태이면 mon는 0, tue는 1, wed는 2, thu는 3, fri는 4, sat는 5, sun는 6

			
						1
2
3
4

						enum days_of_week
{
    mon=3, tue, wed, thu=50, fri, sat, sun    // 열거형 선언
};

위와 같은 형태이면 mon는 3, tue는 4, wed는 5, thu는 50, fri는 51, sat는 52, sun는 53

이렇게 정의된 열거형은 다음과 같이 열거형 변수로 선언하여 사용할 수 있습니다.
열거형 변수는 int형과 같은 크기로 정수를 저장할 수 있는 공간이 할당됩니다. 또한 열거형 멤버를 저장하는 용도로 쓰입니다.

enum 열거형이름 열거형변수이름;

1	enum days_of_week day; // 열거형 변수 선언

다음 예제는 열거형의 사용을 보여주는 예제입니다

#include <stdio.h>
 
enum days_of_week
{
    mon, tue, wed, thu, fri, sat, sun    // 열거형 선언
};
 
int main(void)
{
    enum days_of_week day;    // 열거형 변수 선언
 
    day = fri;    // 열거 멤버의 값 대입
 
    switch (day)    // 열거 멤버 판단
    {
    case mon:
        printf("Hate Monday\n"); break;
    case tue:
        printf("Annoy Tuesday\n"); break;
    case wed:
        printf("Ignore Wednesday\n"); break;
    case thu:
        printf("Smile Thursday\n"); break;
    case fri:
        printf("Love Friday\n"); break;
    case sat:
        printf("Enjoy Saturday\n"); break;
    case sun:
        printf("Lazy Sunday\n"); break;
    }
 
    return 0;
}

왼쪽 예제의 case 레이블에서 사용한 상수 mon, tue, wed... 를 대신해서
0, 1, 2...를 삽입해도 결과는 동일합니다.

mon, tue, wed... 같은 열거형 상수는 int형으로 표현되는 상수이기 때문입니다.

열거형 멤버는 사실 정수 상수를 써서 작성할 수 있습니다.

그러나 열거형을 정의하면 요일 이름을 직접 사용할 수 있으므로
훨씬 읽기 쉬운 코드를 만들 수 있습니다.

실행결과

Love Friday

struct와 마찬가지로, typedef를 사용하여 enum 키워드를 생략할 수 있습니다.