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En cours de lecture : Découvrez les structures et unions en C
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Développement

Découvrez les structures et unions en C

L'Équipe Alphorm Par L'Équipe Alphorm 18 janvier 2025
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Les structures et unions en C peuvent être complexes à maîtriser en raison des diverses normes.

Une mauvaise compréhension peut entraîner un code inefficace et difficile à maintenir.

Cet article clarifie les concepts des structures et unions en C, en détaillant les normes C90, C99 et C11 avec des exemples pratiques.

Table de matière
Structures et Unions : C90C99 : Structures IncomplètesC11 : Structures AnonymesComparaison : Structures en CConclusion sur Structures et UnionsConclusionFAQConclusion

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Structures et Unions : C90

Dans ce chapitre, nous explorerons en détail les concepts de structures et d’unions en C, avec un accent particulier sur les structures incomplètes et anonymes introduites par les normes C99 et C11. Nous commencerons par un rappel des structures en C90, puis nous aborderons les nouvelles fonctionnalités des normes ultérieures. Enfin, nous illustrerons les concepts avec des exemples de code et des démonstrations pratiques.

C99 : Structures Incomplètes

Définition et Déclaration des Structures

En C90, une structure est définie à l’aide du mot clé struct, suivi du nom du modèle de la structure, et des membres de la structure entre accolades. Voici un exemple de définition et de déclaration d’une structure :

				
					
#include <stdio.h>
#include <string.h> // Inclure pour utiliser strcpy
struct Person {
  char name[50];
  int age;
};
int main() {
  struct Person p1; // Déclaration d'une variable de type struct Person
  // Initialisation des membres de la structure
  p1.age = 25;
  strcpy(p1.name,
         "Alice"); // Utilisation de strcpy pour copier la chaîne dans name
  // Affichage des informations
  printf("Name: %s\n", p1.name);
  printf("Age: %d\n", p1.age);
  return 0;
}

				
			
  • Exemple d’exécution de code sur Eclipse
Code C montrant struct et sortie console
Syntaxe
Description
struct Person
Nom du modèle de la structure
{ char name[50]; int age; }
Membres de la structure : un tableau de caractères et un entier
struct Person p1;
Déclaration d’une variable de type struct Person

Structures Sans Nom (Structures Anonymes)

En C90, il est possible de définir une structure sans spécifier un nom de modèle, ce qui peut être pratique pour les structures temporaires :

				
					
#include <stdio.h>
int main() {
  struct {
    int x;
    float y;
  } temp;
  temp.x = 10;
  temp.y = 20.5;
  printf("x: %d\n", temp.x);
  printf("y: %.2f\n", temp.y);
  return 0;
}

				
			
  • Exemple d’exécution de code sur Eclipse
Code C montrant une structure avec int et float
Syntaxe
Description
struct { int x; float y; } temp;
Définition d’une structure anonyme avec deux membres : un entier et un flottant
temp.x et temp.y
Accès aux membres de la structure anonyme

C11 : Structures Anonymes

Définition

Une structure incomplète est une déclaration de structure qui ne fournit pas les détails complets sur la disposition des membres de la structure. En C99, vous pouvez déclarer une structure sans spécifier ses membres, et utiliser des pointeurs vers cette structure.

Syntaxe

				
					
struct MyStruct; // Déclaration d'une structure incomplète

				
			
  • Utilisation d’un pointeur vers une structure incomplète :
				
					
struct MyStruct *ptr; // Déclaration d'un pointeur vers une structure incomplète
Définition complète de la structure : struct MyStruct {
  int member1;
  char member2;
};

				
			

Utilisation

Les structures incomplètes sont souvent utilisées dans des contextes comme :

  • Déclarations de pointeurs :Lorsqu’une fonction ou une structure a besoin d’utiliser des pointeurs vers une structure mais que la définition complète n’est pas encore disponible.
				
					
struct MyStruct;                     // Déclaration d'une structure incomplète
void function(struct MyStruct *ptr); // Utilisation d'un pointeur

				
			
  • Déclarations de structures contenant des pointeurs :Lorsqu’une structure contient des pointeurs vers une autre structure qui est encore à définir.
				
					
struct Node {
  struct Node *next; // Pointeur vers une structure incomplète
};

				
			
  • Encapsulation de données :Pour créer des structures qui cachent les détails d’implémentation, permettant une abstraction et une encapsulation plus propres.

Exemple Complet

Voici un exemple complet illustrant l’utilisation des structures incomplètes :

				
					
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct Node; // Déclaration d'une structure incomplète
// Définition d'une structure utilisant un pointeur vers une structure
// incomplète
struct LinkedList {
  struct Node *head;
};
// Définition complète de la structure Node
struct Node {
  int data;
  struct Node *next;
};
// Fonction pour créer un nouveau nœud
struct Node *create_node(int value) {
  struct Node *new_node = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));
  if (new_node == NULL) {
    perror("Allocation failed");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  new_node->data = value;
  new_node->next = NULL;
  return new_node;
}
// Fonction pour afficher les éléments de la liste
void print_list(struct LinkedList *list) {
  struct Node *current = list->head;
  while (current != NULL) {
    printf("%d ", current->data);
    current = current->next;
  }
  printf("\n");
}
int main() {
  struct LinkedList list;
  list.head = create_node(1);
  list.head->next = create_node(2);
  list.head->next->next = create_node(3);
  print_list(&list);
  // Libération de la mémoire
  struct Node *current = list.head;
  struct Node *next_node;
  while (current != NULL) {
    next_node = current->next;
    free(current);
    current = next_node;
  }
  return 0;
}

				
			
  • Exemple d’exécution de code sur Eclipse
Exemple de code C affichant une liste

Allocation Dynamique avec Structures Incomplètes

Lors de l’utilisation de structures incomplètes, il est crucial d’ajuster la taille allouée dynamiquement pour inclure la taille du tableau. Cela se fait en ajoutant la taille du tableau à la taille de la structure lors de l’appel à malloc.

Élément
Taille (octets)
sizeof(struct Incomplete)
4 (taille de int si la structure contient seulement un int)
array_size * sizeof(int)
40 (pour un tableau de 10 int)
Total
44

Comparaison : Structures en C

Introduction

Les structures anonymes ont été introduites avec le standard C11 pour offrir plus de flexibilité dans la définition de structures, en permettant leur utilisation sans nom. Cela simplifie la déclaration et l’initialisation des structures, surtout lorsqu’elles sont utilisées comme membres d’autres structures ou lorsqu’une structure est utilisée uniquement dans un contexte limité.

Définition : Une structure anonyme est une structure qui n’a pas de nom, mais qui est utilisée directement dans la déclaration d’une variable. Elles sont particulièrement utiles lorsqu’une structure est utilisée temporairement ou lorsqu’elle est intégrée directement dans une autre structure.

Utilisation des Structures Anonymes

Voici un exemple d’utilisation :

				
					
#include <stdio.h>
int main() {
  struct {
    union {
      struct {
        int a;
        float b;
      };
      char c[8];
    };
  } example;
  example.a = 10;
  example.b = 3.14f;
  printf("a: %d\n", example.a);
  printf("b: %.2f\n", example.b);
  return 0;
}

				
			
  • Exemple d’exécution de code sur Eclipse
Exemple de code C avec structures et unions
Syntaxe
Description
struct { union { struct { int a; float b; }; char c[8]; }; } example;
Définition d’une structure avec une union anonyme contenant une structure et un tableau de caractères
example.a et example.b
Accès aux membres de la structure anonyme imbriquée

Avantages des Structures Anonymes :

  • Simplicité :Elles permettent de déclarer des structures directement sans avoir à définir un type structuré nommé.
  • Encapsulation :Elles sont souvent utilisées pour encapsuler des données dans des structures plus complexes, ce qui améliore la lisibilité du code.
  • Flexibilité :Elles sont utiles pour les structures temporaires ou pour les structures utilisées uniquement dans un contexte limité.

Limitations :

  • Réutilisation :Les structures anonymes ne peuvent pas être réutilisées ailleurs dans le code car elles n’ont pas de nom. Si une structure est nécessaire à plusieurs endroits, il est préférable de la définir avec un nom.
  • Debugging :Les structures anonymes peuvent rendre le débogage un peu plus difficile, car les types ne sont pas nommés explicitement, ce qui peut compliquer l’analyse des fichiers de débogage.

Conclusion sur Structures et Unions

Les standards du langage C ont évolué au fil des années pour introduire de nouvelles fonctionnalités et améliorer la convivialité du langage. Voici un aperçu des principales différences entre les versions C90, C99 et C11 :

CaractéristiqueC90C99C11DéclarationsDéclarations en début de blocDéclarations mixtes autoriséesDéclarations mixtes autoriséesPrototypes de fonctionsNon obligatoireObligatoireObligatoireTypes de donnéesTypes primitifs de baseTypes étendus (long long, bool, etc.)Types étendus (incl. _Alignas, _Noreturn)Structures/UnionsMembres définis uniquementInitialisation flexiblePas de nouvelles caractéristiques spécifiquesBouclesBoucle for avec déclarations interditesBoucle for avec déclarations autoriséesBoucle for avec déclarations autoriséesPréprocesseurDirectives standardMacros variadiques, _PragmaPas de nouvelles caractéristiques spécifiquesGestion des threadsNon supportéNon supportéSupport via AtomicitéNon supportéNon supportéSupport via UnicodeNon supportéNon supportéSupport amélioré (char16_t, char32_t)
Caractéristique
C90
C99
C11
Déclarations
Déclarations en début de bloc
Déclarations mixtes autorisées
Déclarations mixtes autorisées
Prototypes de fonctions
Non obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
Types de données
Types primitifs de base
Types étendus (long long, bool, etc.)
Types étendus (incl. _Alignas, _Noreturn)
Structures/Unions
Membres définis uniquement
Initialisation flexible
Pas de nouvelles caractéristiques spécifiques
Boucles
Boucle for avec déclarations interdites
Boucle for avec déclarations autorisées
Boucle for avec déclarations autorisées
Préprocesseur
Directives standard
Macros variadiques, _Pragma
Pas de nouvelles caractéristiques spécifiques
Gestion des threads
Non supporté
Non supporté
Support via
Atomicité
Non supporté
Non supporté
Support via
Unicode
Non supporté
Non supporté
Support amélioré (char16_t, char32_t)
Caractéristique
C90
C99
C11
Déclarations
Déclarations en début de bloc
Déclarations mixtes autorisées
Déclarations mixtes autorisées
Prototypes de fonctions
Non obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
Types de données
Types primitifs de base
Types étendus (long long, bool, etc.)
Types étendus (incl. _Alignas, _Noreturn)
Structures/Unions
Membres définis uniquement
Initialisation flexible
Pas de nouvelles caractéristiques spécifiques
Boucles
Boucle for avec déclarations interdites
Boucle for avec déclarations autorisées
Boucle for avec déclarations autorisées
Préprocesseur
Directives standard
Macros variadiques, _Pragma
Pas de nouvelles caractéristiques spécifiques
Gestion des threads
Non supporté
Non supporté
Support via
Atomicité
Non supporté
Non supporté
Support via
Unicode
Non supporté
Non supporté
Support amélioré (char16_t, char32_t)

Conclusion

Les structures et unions en C offrent une flexibilité importante pour la gestion des données. Avec les évolutions des normes C90, C99 et C11, de nouvelles fonctionnalités ont été introduites, telles que les structures incomplètes et anonymes. Ces fonctionnalités permettent d’écrire du code plus flexible et performant.

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FAQ

Qu'est-ce qu'une structure en C?
En C, une structure est un regroupement de variables sous un même nom, utilisant le mot clé ‘struct’. Chaque membre de la structure peut être de types différents et est accessible par l’opérateur point. Les structures en C permettent de gérer des données complexes et sont largement utilisées dans la programmation système et logicielle.
Comment utiliser les structures incomplètes en C99?
Les structures incomplètes en C99 vous permettent de déclarer une structure sans spécifier ses membres. Cela est utile lorsque vous souhaitez utiliser des pointeurs vers la structure avant de la définir complètement. Elles sont souvent utilisées pour des déclarations de pointeurs et pour encapsuler des détails d’implémentation, améliorant ainsi l’abstraction et la modularité du code.
Quels sont les avantages des structures anonymes en C11?
Les structures anonymes en C11 simplifient la déclaration et l’utilisation des structures, particulièrement dans des contextes limités. Elles permettent une encapsulation et une flexibilité accrues en intégrant directement des structures dans d’autres structures sans définir de nom de type. Cela facilite l’écriture de code plus lisible et maintenable, bien que cela limite la réutilisation.
Quels changements C99 a-t-il apporté aux structures en C?
C99 a introduit de nouvelles fonctionnalités pour les structures en C, notamment l’initialisation flexible et la possibilité de déclarer des structures incomplètes. Cela permet une utilisation plus dynamique et modulaire des structures, facilitant la programmation orientée vers l’abstraction et l’encapsulation de données, avec un accent sur la flexibilité dans l’écriture de code C.
Comment comparer C90, C99 et C11 pour les structures?
C90 impose une déclaration stricte des structures, tandis que C99 et C11 introduisent des fonctionnalités plus flexibles comme les structures incomplètes et anonymes. C99 permet l’initialisation flexible, et C11 ajoute le support des structures anonymes et des threads, améliorant ainsi la gestion des données complexes et l’écriture de code multi-threadé.

Conclusion

En conclusion, les structures et unions en C, avec leurs évolutions à travers les normes C90, C99 et C11, offrent une flexibilité considérable dans la gestion des données. Ces fonctionnalités améliorent la modularité et la performance du code. Quelle nouvelle fonctionnalité aimeriez-vous explorer davantage dans vos projets de programmation en C?

ÉTIQUETÉ : Langage C
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