Struct Avanzate in C

Le struct in C sono una delle caratteristiche più potenti e versatili del linguaggio, consentendo di combinare diversi tipi di dati in un’unica entità. Oltre alle basi delle struct, C offre molte funzionalità avanzate che permettono di costruire strutture dati complesse, modulari e riutilizzabili. In questa guida, esploreremo l’uso avanzato delle struct in C, coprendo argomenti come struct annidate, array di struct, puntatori a struct, e altro.

Ripasso delle Struct

Una struct è una collezione di variabili di diversi tipi, raggruppate sotto un unico nome. Queste variabili sono chiamate membri della struct.

Dichiarazione di una Struct Base

#include <stdio.h>

struct Persona {
    char nome[50];
    int età;
    float altezza;
};

Questa struct Persona ha tre membri: nome, età, e altezza.

Inizializzazione e Accesso ai Membri

int main() {
    struct Persona persona1 = {"Alice", 30, 1.75};
    printf("Nome: %s\n", persona1.nome);
    printf("Età: %d\n", persona1.età);
    printf("Altezza: %.2f\n", persona1.altezza);
    return 0;
}

Struct Annidate

Le struct annidate consentono di definire una struct all’interno di un’altra struct, permettendo di creare strutture dati gerarchiche.

Esempio di Struct Annidate

struct Data {
    int giorno;
    int mese;
    int anno;
};

struct Studente {
    char nome[50];
    struct Data data_di_nascita;
    int matricola;
};

In questo esempio, la struct Studente contiene una struct Data per memorizzare la data di nascita.

Accesso ai Membri di una Struct Annidata

int main() {
    struct Studente studente1 = {"Marco", {15, 3, 1995}, 12345};

    printf("Nome: %s\n", studente1.nome);
    printf("Data di nascita: %d/%d/%d\n",
           studente1.data_di_nascita.giorno,
           studente1.data_di_nascita.mese,
           studente1.data_di_nascita.anno);
    printf("Matricola: %d\n", studente1.matricola);

    return 0;
}

Array di Struct

Un array di struct permette di creare una collezione di elementi di tipo struct, consentendo di gestire più entità simili in modo ordinato.

Dichiarazione di un Array di Struct

struct Libro {
    char titolo[100];
    char autore[50];
    int anno_pubblicazione;
};

int main() {
    struct Libro biblioteca[3] = {
        {"Il Nome della Rosa", "Umberto Eco", 1980},
        {"1984", "George Orwell", 1949},
        {"Brave New World", "Aldous Huxley", 1932}
    };

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("Titolo: %s\n", biblioteca[i].titolo);
        printf("Autore: %s\n", biblioteca[i].autore);
        printf("Anno di pubblicazione: %d\n\n", biblioteca[i].anno_pubblicazione);
    }

    return 0;
}

Uscita:

Titolo: Il Nome della Rosa
Autore: Umberto Eco
Anno di pubblicazione: 1980

Titolo: 1984
Autore: George Orwell
Anno di pubblicazione: 1949

Titolo: Brave New World
Autore: Aldous Huxley
Anno di pubblicazione: 1932

Puntatori a Struct

I puntatori a struct permettono di accedere ai membri di una struct tramite un puntatore. Questo è utile per passare le struct a funzioni senza copiare l’intera struttura, migliorando l’efficienza.

Dichiarazione e Utilizzo di un Puntatore a Struct

struct Rettangolo {
    int larghezza;
    int altezza;
};

void stampa_area(struct Rettangolo *r) {
    int area = r->larghezza * r->altezza;
    printf("Area del rettangolo: %d\n", area);
}

int main() {
    struct Rettangolo rect = {5, 10};
    stampa_area(&rect);
    return 0;
}

Spiegazione:

• r->larghezza è equivalente a (*r).larghezza, ed è utilizzato per accedere ai membri di una struct tramite un puntatore.

Funzioni che Ritornano Struct

Le funzioni in C possono restituire valori di tipo struct, permettendo di creare nuove struct o modificarle in modo modulare.

Esempio di Funzione che Restituisce una Struct

struct Punto {
    int x;
    int y;
};

struct Punto crea_punto(int x, int y) {
    struct Punto p;
    p.x = x;
    p.y = y;
    return p;
}

int main() {
    struct Punto p1 = crea_punto(10, 20);
    printf("Punto: (%d, %d)\n", p1.x, p1.y);
    return 0;
}

Uscita:

Punto: (10, 20)

Struct e Union

Le struct possono essere combinate con union per creare strutture dati flessibili che possono contenere diversi tipi di dati a seconda delle necessità.

Esempio di Struct con Union

struct Valore {
    int tipo;  // 0 per int, 1 per float, 2 per stringa
    union {
        int intero;
        float reale;
        char stringa[20];
    } dati;
};

int main() {
    struct Valore v;

    v.tipo = 0;
    v.dati.intero = 42;
    printf("Intero: %d\n", v.dati.intero);

    v.tipo = 1;
    v.dati.reale = 3.14;
    printf("Float: %.2f\n", v.dati.reale);

    v.tipo = 2;
    sprintf(v.dati.stringa, "Hello, C!");
    printf("Stringa: %s\n", v.dati.stringa);

    return 0;
}

Uscita:

Intero: 42
Float: 3.14
Stringa: Hello, C!

Considerazioni sull’Uso Avanzato delle Struct

• Efficienza: L’uso di struct permette di raggruppare dati correlati in un’unica entità, rendendo il codice più chiaro e facilitando l’ottimizzazione della memoria.
• Modularità: Le struct supportano il principio di modularità, consentendo di suddividere il programma in componenti più gestibili.
• Compatibilità: Quando si utilizzano puntatori a struct e funzioni che restituiscono struct, è importante assicurarsi che le allocazioni e deallocazioni della memoria siano gestite correttamente.

Conclusioni

Le struct in C offrono un potente mezzo per organizzare e gestire dati complessi. Attraverso l’uso di funzionalità avanzate come struct annidate, array di struct, e puntatori a struct, è possibile creare programmi modulari, efficienti e scalabili. Capire come sfruttare appieno queste funzionalità è essenziale per scrivere codice C robusto e manutenibile, adatto a una vasta gamma di applicazioni.