--- layout: chapter chapter: 19 lecture: 19 title: "Δομές" date: 2025-12-05 part: D slides: https://github.com/progintro/progintro.github.io/releases/download/2025/lec19.pdf prev: 18-sorting-input-2 next: 20-advanced-structs topics: [structs, memory-model, pointers, dynamic-memory] notes: [07-structs] labs: [lab09] --- # Κεφάλαιο 19: Δομές > **Στόχοι:** μετά από αυτό το κεφάλαιο θα μπορείτε να ορίζετε δικούς σας τύπους με > `struct`, να δηλώνετε, να αρχικοποιείτε και να αντιγράφετε μεταβλητές τύπου δομής, > να προσπελαύνετε τα πεδία τους με `.` και, μέσω δείκτη, με `->`· να εξηγείτε πώς > μια δομή κάθεται στη μνήμη και γιατί το `sizeof` της μπορεί να είναι μεγαλύτερο > από το άθροισμα των πεδίων της (padding)· και να δίνετε συνώνυμα τύπων με `typedef`. > > **Προαπαιτούμενα:** [Κεφάλαιο 12](../12-pointers-arrays/), > [Κεφάλαιο 13](../13-memory/) > > **Χρόνος μελέτης:** ~2 ώρες ## Σύνοψη Μέχρι τώρα τα δεδομένα μας ήταν `int`, `double`, `char`, δείκτες και πίνακες. Τα πραγματικά δεδομένα όμως είναι πιο δομημένα: ένας φοιτητής έχει όνομα, επώνυμο, έτος και βαθμό, διαφορετικών τύπων, που ανήκουν μαζί. Η **δομή (struct)** της C ομαδοποιεί τέτοια πεδία κάτω από ένα όνομα και έτσι ορίζουμε δικούς μας τύπους. Η διάλεξη δείχνει πώς δηλώνουμε, αρχικοποιούμε, αντιγράφουμε και συγκρίνουμε δομές, πώς απλώνονται στη μνήμη (με το padding που προσθέτει ο μεταγλωττιστής), πώς το `typedef` δίνει σύντομα ονόματα, και πώς δουλεύουμε με ένθετες δομές και δείκτες σε δομές. Οι δομές είναι το υλικό από το οποίο θα φτιάξουμε λίστες και δέντρα στα επόμενα κεφάλαια. ## Θεωρία ### §19.1 Γιατί χρειαζόμαστε δομές Έστω ένα πρόγραμμα που διαχειρίζεται μια λίστα φοιτητών. Για κάθε φοιτητή χρειάζεστε `char first_name[128]`, `char last_name[128]`, `unsigned int year` και `double grade`. Για 100 φοιτητές, χωρίς δομές, θα έπρεπε να κρατάτε τέσσερις παράλληλους πίνακες (`first_names[100][128]`, `last_names[100][128]`, `years[100]`, `grades[100]`) και να φροντίζετε ότι η θέση `i` σε όλους αφορά τον ίδιο άνθρωπο. Αυτό είναι εύθραυστο: μια ταξινόμηση που ξεχνά να μετακινήσει έναν από τους πίνακες χαλάει τα δεδομένα. Μια **δομή (struct)**, αλλιώς **εγγραφή (record)**, είναι μια συλλογή **πεδίων (fields)** που ομαδοποιούν την πληροφορία μιας λογικής οντότητας. Με δομή, ο φοιτητής γίνεται μία μεταβλητή και οι 100 φοιτητές ένας πίνακας. ### §19.2 Δήλωση τύπου δομής Η δήλωση δομής δημιουργεί έναν **τύπο ορισμένο από τον χρήστη (user-defined type)**: ```c struct student { char first_name[128]; char last_name[128]; unsigned int year; double grade; }; ``` Η λέξη-κλειδί `struct` λέει ότι ορίζουμε δομή. Το `student` είναι το **όνομα** ή **ετικέτα (tag)** της δομής, και ο τύπος λέγεται `struct student` (και οι δύο λέξεις). Στα άγκιστρα δηλώνονται τα πεδία όπως μεταβλητές· πεδίο μπορεί να είναι βασικός τύπος, πίνακας, δείκτης ή άλλη δομή. Η δήλωση κλείνει με `};`. Η δήλωση του τύπου **δεν δεσμεύει μνήμη**· περιγράφει μόνο το «καλούπι». Μνήμη δεσμεύεται όταν δηλώσουμε μεταβλητές αυτού του τύπου. ### §19.3 Μεταβλητές τύπου δομής Μεταβλητή δηλώνεται με `struct όνομα_δομής όνομα_μεταβλητής;`, και ο τύπος συνδυάζεται με δείκτες και πίνακες όπως κάθε άλλος: ```c struct student st1, st2; // δύο μεταβλητές struct student *student_ptr; // δείκτης σε struct student struct student student_array[100];// πίνακας με 100 δομές ``` Μπορείτε επίσης να δηλώσετε μεταβλητές μαζί με τον τύπο, γράφοντάς τες πριν από το τελικό `;`: `struct student { ... } st1;`. ### §19.4 Προσπέλαση πεδίων με τον τελεστή `.` Στο πεδίο μιας μεταβλητής δομής αναφερόμαστε με `μεταβλητή.πεδίο`. Το `st1.year` είναι το ακέραιο πεδίο `year` της δομής `st1`. Ένα πεδίο συμπεριφέρεται ακριβώς όπως μια μεταβλητή του τύπου του: ανατίθεται (`st1.year = 1;`), διαβάζεται, περνά σε συναρτήσεις, και αν είναι πίνακας χαρακτήρων δουλεύει με τις συναρτήσεις συμβολοσειρών (`strncpy(st1.first_name, ...)`). Ένας πίνακας όμως δεν ανατίθεται με `=`, οπότε το `st1.first_name = "Thanos";` δεν μεταγλωττίζεται. ### §19.5 Αρχικοποίηση δομής Όπως οι πίνακες, μια δομή αρχικοποιείται με λίστα τιμών σε άγκιστρα: ```c struct student st1 = { "Thanos", "Barbounis", 1, 7.54 }; ``` Οι τιμές αντιστοιχούν στα πεδία **με τη σειρά της δήλωσης της δομής**: πρώτη τιμή στο `first_name`, δεύτερη στο `last_name` κ.ο.κ. Αν παραλείψετε τιμές στο τέλος, τα πεδία που μένουν **αρχικοποιούνται στο 0**: με `{ "Thanos", "Barbounis", 1 }` το `grade` είναι `0.0`. Αντίθετα, μια τοπική δομή χωρίς καθόλου αρχικοποίηση περιέχει ό,τι υπήρχε στη μνήμη (σκουπίδια), όπως κάθε τοπική μεταβλητή. Υπάρχει και αρχικοποίηση με ονόματα πεδίων, ανεξάρτητη από τη σειρά: `{ .year = 2, .grade = 8.5 }` (σύνδεσμος «struct initialization» στο «Διάβασμα»). ### §19.6 Η δομή στη μνήμη Όπως κάθε μεταβλητή, μια μεταβλητή δομής πιάνει bytes στη μνήμη. Τα πεδία αποθηκεύονται **με τη σειρά της δήλωσης**, το ένα μετά το άλλο. Η διαφάνεια δείχνει το `st1` με αρχή στη διεύθυνση 31000: | Πεδίο | Bytes | Μέγεθος | Τιμή | | --- | --- | --- | --- | | `first_name` | 31000–31127 | 128 | `"Thanos"` | | `last_name` | 31128–31255 | 128 | `"Barbounis"` | | `year` | 31256–31259 | 4 | `1` | | `grade` | 31260–31267 | 8 | `7.54` | Σύνολο $128 + 128 + 4 + 8 = 268$ bytes, και πράγματι με `gcc -m32` (μεταγλώττιση για 32 bit) το `sizeof(struct student)` είναι 268. Σε ένα σύγχρονο σύστημα 64 bit όμως τυπώνει **272**: ο μεταγλωττιστής αφήνει 4 κενά bytes μετά το `year` ώστε το `grade` να ξεκινά σε διεύθυνση πολλαπλάσιο του 8. Αυτό είναι το padding της επόμενης ενότητας. ### §19.7 Μέγεθος δομής και padding Ο επεξεργαστής διαβάζει γρηγορότερα ένα `int` ή ένα `double` όταν η διεύθυνσή του είναι πολλαπλάσιο του μεγέθους του. Γι' αυτό ο μεταγλωττιστής μπορεί να προσθέσει **padding** («κενά» bytes που δεν χρησιμοποιούνται) ανάμεσα στα πεδία ή στο τέλος της δομής, ώστε οι διευθύνσεις των πεδίων να είναι πολλαπλάσια του 4 (ή του 8, `sizeof(void *)`). Αυτό λέγεται **ευθυγράμμιση μνήμης (memory alignment)** και γίνεται για λόγους απόδοσης. Στη δομή `{ char red; char green; char blue; int alpha; }` τα πεδία είναι $3 + 4 = 7$ bytes, αλλά το `sizeof` δίνει 8: ένα byte padding μπαίνει μετά το `blue` ώστε το `alpha` να ξεκινά σε πολλαπλάσιο του 4. | Offset | 0 | 1 | 2 | 3 | 4–7 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | Πεδίο | `red` | `green` | `blue` | padding | `alpha` | Η **σειρά των πεδίων** μετράει. Αν εναλλάξετε `char` και `int` (`char red; int alpha; char green; int beta; char blue; int gamma;`), κάθε `char` ακολουθείται από 3 bytes padding και το μέγεθος γίνεται 24, ενώ χρησιμοποιούνται μόνο $3 \cdot 1 + 3 \cdot 4 = 15$: | Offset | 0 | 1–3 | 4–7 | 8 | 9–11 | 12–15 | 16 | 17–19 | 20–23 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | Πεδίο | `red` | pad | `alpha` | `green` | pad | `beta` | `blue` | pad | `gamma` | Το συμπέρασμα της διάλεξης: **το μέγεθος μιας δομής είναι ό,τι επιστρέφει το `sizeof`**. Μην το υπολογίζετε με το χέρι αθροίζοντας πεδία· γράφετε πάντα `sizeof(struct student)` (π.χ. στη `malloc`). Τυπώνεται με `%zu`. ### §19.8 Ανάθεση δομών Ο τελεστής `=` αντιγράφει **όλα** τα περιεχόμενα μιας δομής σε μια άλλη, πεδίο προς πεδίο, ακόμα και πίνακες που είναι πεδία της (που αλλιώς δεν ανατίθενται). Με `struct point pt1 = { 3, 4 }, pt2;`, μετά το `pt2 = pt1;` ισχύει `pt2.x == 3` και `pt2.y == 4`. Οι δύο μεταβλητές πρέπει να έχουν **ακριβώς τον ίδιο τύπο**. Δύο δομές με διαφορετικό όνομα είναι διαφορετικοί τύποι, ακόμα κι αν έχουν ίδια πεδία: η ανάθεση ενός `struct point1` σε `struct point2` δίνει `error: incompatible types when assigning to type 'struct point2' from type 'struct point1'`. ### §19.9 Σύγκριση δομών Δύο δομές **δεν** συγκρίνονται με `==` ή `!=`. Το `if (pt1 == pt2)` δίνει `error: invalid operands to binary ==`. Πρέπει να συγκρίνετε τα πεδία ένα-ένα: `pt1.x == pt2.x && pt1.y == pt2.y` (και για πεδία-συμβολοσειρές με `strcmp`). ### §19.10 Το `typedef` Το προσδιοριστικό **`typedef`** (type definition) ορίζει ένα **συνώνυμο** για έναν υπάρχοντα τύπο: `typedef υπάρχων_τύπος νέος_τύπος;`. Μετά από `typedef unsigned int myuint;` οι δηλώσεις `unsigned int x;` και `myuint x;` είναι ισοδύναμες. Δεν δημιουργείται νέος τύπος, μόνο νέο όνομα. Η σύνταξη μοιάζει με δήλωση μεταβλητής, με το νέο όνομα στη θέση της μεταβλητής. Έτσι ονομάζουμε και τύπους πίνακα: μετά από `typedef int page[1024];` η δήλωση `page mypage;` φτιάχνει πίνακα 1024 ακεραίων, και το `sizeof(mypage)` είναι 4096. Με δομές το `typedef` γλιτώνει τη λέξη `struct` σε κάθε δήλωση: μετά από `typedef struct student { ... } Student;` γράφετε `Student st1 = {...};`, αφού το `Student` και το `struct student` είναι ο ίδιος τύπος. Το συνώνυμο μπορεί να έχει και το ίδιο όνομα με την ετικέτα (`} student;`), γιατί οι ετικέτες των δομών ζουν σε ξεχωριστό χώρο ονομάτων. Μπορείτε και να **παραλείψετε την ετικέτα** (`typedef struct { ... } student;`): τότε η δομή είναι **ανώνυμη** και αναφέρεστε σε αυτήν μόνο με το συνώνυμο. ### §19.11 Ένθετες δομές Μια δομή μπορεί να έχει ως πεδία μία ή περισσότερες άλλες δομές, που λέγονται **εμφωλευμένες ή ένθετες δομές (nested structs)**. Για παράδειγμα ένα προϊόν έχει δύο ημερομηνίες: ```c struct date { int day; int month; int year; }; struct product { char *name; double price; struct date created; struct date updated; }; ``` Η εσωτερική δομή πρέπει να έχει δηλωθεί πριν χρησιμοποιηθεί. Στην αρχικοποίηση κάθε ένθετη δομή παίρνει τα δικά της άγκιστρα: `{"eclass", 3.14, {1, 1, 2021}, {11, 12, 2022}}`. Για να φτάσετε σε ένα βαθύ πεδίο χρησιμοποιείτε το `.` όσες φορές χρειάζεται: `prod.updated.year = 2023;`. Ο τελεστής `.` είναι αριστερά προσεταιριστικός, άρα αυτό σημαίνει `(prod.updated).year`. ### §19.12 Δείκτες σε δομές και ο τελεστής `->` Οι δείκτες συνδυάζονται με δομές όπως με κάθε τύπο. Ένας δείκτης σε δομή παίρνει τη διεύθυνση μιας υπάρχουσας δομής (`Date *d2 = &d1;`) ή ένα μπλοκ από τη `malloc` (`Date *d3 = malloc(sizeof(Date));`). Με `*d2` φτάνετε στη δομή, άρα στο πεδίο της με `(*d2).day`. Οι παρενθέσεις είναι **απαραίτητες**: το `.` έχει μεγαλύτερη προτεραιότητα από το `*`, οπότε το `*d2.day` σημαίνει `*(d2.day)` και δεν μεταγλωττίζεται. Επειδή αυτό γράφεται συνέχεια, η C δίνει τον **τελεστή βέλους (arrow operator)** `->`: το `ptr->field` είναι **ισοδύναμο** με το `(*ptr).field`. Γράφετε λιγότερο, και ο αναγνώστης βλέπει αμέσως ότι η μεταβλητή είναι δείκτης. Κανόνας: `.` όταν έχετε τη δομή, `->` όταν έχετε δείκτη σε αυτήν. Η ανάθεση `*d3 = *d2;` αντιγράφει ολόκληρη τη δομή όπου δείχνει το `d2` στη μνήμη όπου δείχνει το `d3`, ενώ το `d3 = d2;` θα αντέγραφε μόνο τη διεύθυνση. ## Παραδείγματα ### §19.13 Ανάθεση και χρήση πεδίων Το πρόγραμμα της διάλεξης (Θεωρία: «Προσπέλαση πεδίων», «Δήλωση τύπου δομής») γεμίζει ένα `struct student` πεδίο-πεδίο. Τα ονόματα αντιγράφονται με `strncpy`, που δεν βάζει πάντα `'\0'`, γι' αυτό η επόμενη γραμμή γράφει τον τερματικό χαρακτήρα στο τελευταίο byte του πίνακα. Το `sizeof(st1.first_name)` είναι 128, το μέγεθος του πεδίου. ```c #include #include struct student { char first_name[128]; char last_name[128]; unsigned int year; double grade; }; int main() { struct student st1; st1.year = 1; st1.grade = 7.54; strncpy(st1.first_name, "Thanos", sizeof(st1.first_name) - 1); st1.first_name[sizeof(st1.first_name) - 1] = '\0'; strncpy(st1.last_name, "Barbounis", sizeof(st1.last_name) - 1); st1.last_name[sizeof(st1.last_name) - 1] = '\0'; printf("%s %s: %f [%u year]\n", st1.first_name, st1.last_name, st1.grade, st1.year); return 0; } ``` ```text $ ./struct Thanos Barbounis: 7.540000 [1 year] ``` Με αρχικοποίηση `struct student st1 = { "Thanos", "Barbounis", 1, 7.54 };` η έξοδος είναι ίδια. Αν παραλείψετε το `7.54`, το `grade` γίνεται 0: ```text $ ./struct Thanos Barbounis: 0.000000 [1 year] ``` ### §19.14 Μέγεθος δομής και padding Τρία προγράμματα της διάλεξης μεταγλωττισμένα με `-m32` (Θεωρία: «Η δομή στη μνήμη», «Μέγεθος δομής και padding»): ```c #include int main() { struct pixel_tag { char red; char green; char blue; int alpha; } pixel = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 42}; printf("%zu\n", sizeof(pixel)); return 0; } ``` Το `struct3.c` είναι το ίδιο με τα πεδία ανακατεμένα (`char red; int alpha; char green; int beta; char blue; int gamma;`), και το `struct.c` τυπώνει `sizeof(struct student)`: ```text $ gcc -m32 -o struct2 struct2.c $ ./struct2 8 $ gcc -m32 -o struct3 struct3.c $ ./struct3 24 $ gcc -m32 -o struct struct.c $ ./struct 268 ``` Χωρίς `-m32`, σε 64 bit, τα δύο πρώτα δίνουν πάλι 8 και 24, αλλά το `struct student` δίνει 272 λόγω του padding πριν από το `double`. ### §19.15 Αντιγραφή δομής με ανάθεση Θεωρία: «Ανάθεση δομών». Το `pt2` τυπώνεται πρώτα χωρίς αρχικοποίηση: ```c #include struct point { int x; int y; }; int main() { struct point pt1 = { 3, 4 }; struct point pt2; printf("%d %d\n", pt2.x, pt2.y); pt2 = pt1; printf("%d %d\n", pt2.x, pt2.y); return 0; } ``` ```text $ ./copy -29387249 0 3 4 ``` Η πρώτη γραμμή είναι ό,τι υπήρχε στη μνήμη και αλλάζει από εκτέλεση σε εκτέλεση (ο `gcc -Wall` προειδοποιεί ότι το `pt2` χρησιμοποιείται χωρίς αρχικοποίηση). Η δεύτερη δείχνει ότι η ανάθεση αντέγραψε όλα τα πεδία. ### §19.16 Ένθετες δομές με και χωρίς `typedef` Θεωρία: «Ένθετες δομές», «Το `typedef`». Με τους τύπους `struct date` και `struct product` της Θεωρίας, το `sizeof(prod)` είναι 40 (8 για τον δείκτη, 8 για το `double`, 2 × 12 για τις ημερομηνίες). Η ίδια λογική γραμμένη με `typedef` και ανώνυμες δομές: ```c #include typedef struct { int day; int month; int year; } Date; typedef struct { char *name; double price; Date created, updated; } Product; int main() { Product prod = {"eclass", 3.14, {1, 1, 2021}, {11, 12, 2022}}; prod.updated.year = 2023; printf("%s [eu: %.2f] [created: %d/%d/%d] [updated: %d/%d/%d]\n", prod.name, prod.price, prod.created.day, prod.created.month, prod.created.year, prod.updated.day, prod.updated.month, prod.updated.year); return 0; } ``` ```text $ ./nested3 eclass [eu: 3.14] [created: 1/1/2021] [updated: 11/12/2023] ``` Η εκδοχή με `struct date` / `struct product` (χωρίς `typedef`) τυπώνει ακριβώς το ίδιο. ### §19.17 Δείκτες σε δομές: η διαφορά ημερομηνιών Θεωρία: «Δείκτες σε δομές και ο τελεστής `->`». Γραμμένο με `->`· η εκδοχή της διάλεξης με `(*d2).day`, `(*d3).month` κ.λπ. δίνει την ίδια έξοδο. ```c #include #include typedef struct { int day; int month; int year; } Date; int main() { Date d1 = {1, 10, 2023}; Date *d2 = &d1; d2->day = 2; Date *d3 = malloc(sizeof(Date)); *d3 = *d2; d3->month = 12; d3->day = 11; printf("Diff: %d/%d/%d\n", d3->day - d1.day, d3->month - d1.month, d3->year - d1.year); return 0; } ``` ```text $ ./dateptr Diff: 9/2/0 ``` Το `d2` δείχνει στο ίδιο το `d1`, άρα το `d2->day = 2` αλλάζει το `d1` σε 2/10/2023. Το `*d3 = *d2` αντιγράφει αυτή την ημερομηνία στο μπλοκ της `malloc`, που μετά γίνεται 11/12/2023. Οι διαφορές είναι $11 - 2 = 9$, $12 - 10 = 2$, $2023 - 2023 = 0$. (Σε κανονικό πρόγραμμα θα ελέγχατε ότι η `malloc` δεν επέστρεψε `NULL` και θα καλούσατε `free(d3)`· δείτε [Κεφάλαιο 13](../13-memory/).) ```mermaid flowchart LR D2["d2 (Date *)"] --> D1["d1: 2/10/2023 (στοίβα)"] D3["d3 (Date *)"] --> H["μπλοκ malloc: 11/12/2023 (σωρός)"] D1 -. "*d3 = *d2 (αντιγραφή)" .-> H ``` *Σχήμα: το `d2` δείχνει στο `d1`, το `d3` σε νέα μνήμη· η ανάθεση `*d3 = *d2` αντιγράφει τη δομή, όχι τη διεύθυνση.* ### §19.18 Για το εργαστήριο Το [Εργαστήριο 9](https://progintro.github.io/lab-material/labs/lab09/) εφαρμόζει αυτό το κεφάλαιο στις δύο πρώτες ασκήσεις: το `point.c` ορίζει `struct point` με συντεταγμένες `double` και μια συνάρτηση που επιστρέφει δομή (το μέσο δύο σημείων), και το `person.c` δεσμεύει δομή με `malloc` και την προσπελαύνει με `->`. Το πέρασμα και η επιστροφή δομών από συναρτήσεις αναλύονται στο [Κεφάλαιο 20](../20-advanced-structs/). ## Κύρια σημεία 1. Μια δομή (`struct`) ομαδοποιεί πεδία, πιθανώς διαφορετικών τύπων, που περιγράφουν μια λογική οντότητα, και ορίζει έναν νέο τύπο, π.χ. `struct student`. 2. Η δήλωση του τύπου δεν δεσμεύει μνήμη· μνήμη δεσμεύουν οι μεταβλητές, οι πίνακες και οι δομές από `malloc` αυτού του τύπου. 3. Στα πεδία φτάνουμε με `μεταβλητή.πεδίο`, και κάθε πεδίο χρησιμοποιείται όπως μια μεταβλητή του τύπου του. 4. Η αρχικοποίηση `{ ... }` αντιστοιχεί τιμές στα πεδία με τη σειρά της δήλωσης· όσα πεδία παραλείπονται γίνονται 0. 5. Τα πεδία αποθηκεύονται στη μνήμη με τη σειρά της δήλωσης, αλλά ο μεταγλωττιστής μπορεί να προσθέσει padding για ευθυγράμμιση, οπότε η σειρά των πεδίων επηρεάζει το μέγεθος. 6. Το μέγεθος μιας δομής είναι ό,τι επιστρέφει το `sizeof(struct όνομα)`, όχι το άθροισμα των πεδίων της. 7. Η ανάθεση `=` αντιγράφει όλα τα πεδία, μόνο ανάμεσα σε δομές του ίδιου τύπου· σύγκριση με `==` δεν υπάρχει, συγκρίνουμε τα πεδία ένα-ένα. 8. Το `typedef` δίνει συνώνυμο σε έναν τύπο· με δομές γλιτώνει το `struct`, και η ετικέτα μπορεί να παραλειφθεί (ανώνυμη δομή). 9. Μια δομή μπορεί να περιέχει άλλες δομές, και φτάνουμε σε βαθιά πεδία με διαδοχικά `.` (`prod.updated.year`). 10. Για δείκτη σε δομή, το `ptr->field` είναι ισοδύναμο με το `(*ptr).field`. ## Ορολογία | Ελληνικά | English | Σύντομος ορισμός | | --- | --- | --- | | δομή / εγγραφή | struct / record | Συλλογή πεδίων που περιγράφουν μια οντότητα· νέος τύπος. | | πεδίο / μέλος | field / member | Μία από τις μεταβλητές μέσα σε μια δομή. | | ετικέτα δομής | struct tag | Το όνομα μετά το `struct`, π.χ. `student`. | | τύπος ορισμένος από τον χρήστη | user-defined type | Τύπος που ορίζει το πρόγραμμα, όπως μια δομή. | | αρχικοποίηση δομής | struct initialization | Τιμές σε `{ }` με τη σειρά των πεδίων. | | γέμισμα | padding | Αχρησιμοποίητα bytes που προσθέτει ο μεταγλωττιστής. | | ευθυγράμμιση μνήμης | memory alignment | Διευθύνσεις πεδίων πολλαπλάσιες του 4 ή του 8. | | συνώνυμο τύπου | `typedef` | Νέο όνομα για υπάρχοντα τύπο. | | ανώνυμη δομή | anonymous struct | Δομή χωρίς ετικέτα, συνήθως με `typedef`. | | ένθετη / εμφωλευμένη δομή | nested struct | Δομή που είναι πεδίο άλλης δομής. | | τελεστής βέλους | arrow operator (`->`) | `ptr->f` ισοδυναμεί με `(*ptr).f`. | ## Διάβασμα - **Διαφάνειες:** [Διάλεξη 19](https://github.com/progintro/progintro.github.io/releases/download/2025/lec19.pdf), σελ. 1–47: δήλωση και προσπέλαση 6–13· αρχικοποίηση 14–16· μνήμη, `sizeof` και padding 17–28· ανάθεση και σύγκριση 29–32· `typedef` 33–37· ένθετες δομές 38–41· δείκτες σε δομές και `->` 42–45. - **Σημειώσεις:** η διάλεξη καλύπτει τις σελ. 109–119 και 126 των σημειώσεων: [Κεφάλαιο 7: Απαριθμήσεις, δομές και ενώσεις](https://progintro.github.io/notes/chapters/07-structs/), ενότητες «Δομές» (K04, σελ. 109–116), «Εύρεση τριγώνων μεγίστου και ελαχίστου εμβαδού» (117–119) και «Δημιουργία νέων ονομάτων τύπων» (126). Η ενότητα «Απαριθμήσεις» (σελ. 108) δεν καλύπτεται σε αυτή τη διάλεξη. - **Εργαστήριο:** [Εργαστήριο 9](https://progintro.github.io/lab-material/labs/lab09/): ασκήσεις `point.c`, `person.c`. - **Βιβλίο:** K&R, §6.1–6.7 (παραπομπή των σημειώσεων). - **Άλλα:** [Struct (C programming language)](https://en.wikipedia.org/wiki/Struct_(C_programming_language)), [Structures in C](https://www.geeksforgeeks.org/structures-c/), [struct initialization](https://en.cppreference.com/w/c/language/struct_initialization), [Typedef](https://en.wikipedia.org/wiki/Typedef), [Structure member alignment, padding and data packing](https://www.geeksforgeeks.org/structure-member-alignment-padding-and-data-packing/), [Data structure alignment](https://en.wikipedia.org/wiki/Data_structure_alignment), [Arrow operator in C](https://www.geeksforgeeks.org/arrow-operator-in-c-c-with-examples/)· η δομή [`FILE` της glibc](https://codebrowser.dev/glibc/glibc/libio/bits/types/struct_FILE.h.html#_IO_FILE) (περίπου 216 bytes): δείτε τι περιέχει. ## Συχνά λάθη - **Ξεχασμένο `;` μετά το `}` της δομής.** Ο `gcc` αναφέρει σφάλμα στην *επόμενη* γραμμή: `expected ';', identifier or '(' before 'int'`. Κλείνετε με `};`. - **`student st1;` χωρίς `typedef`.** `unknown type name 'student'; use 'struct' keyword to refer to the type`: ο τύπος είναι `struct student`. - **Ανάθεση συμβολοσειράς σε πεδίο-πίνακα.** Το `st1.first_name = "Thanos";` δίνει `assignment to expression with array type`. Χρησιμοποιήστε `strncpy` (και βάλτε `'\0'`) ή αρχικοποίηση. - **Σύγκριση δομών με `==`.** `invalid operands to binary ==`: συγκρίνετε πεδίο προς πεδίο. - **Ανάθεση ανάμεσα σε δομές με ίδια πεδία αλλά διαφορετικό όνομα.** `incompatible types when assigning to type 'struct point2' from type 'struct point1'`: είναι διαφορετικοί τύποι. - **Υπολογισμός μεγέθους με το χέρι.** Το `malloc(268)` για `struct student` είναι λίγο σε 64 bit (272). Γράψτε `malloc(sizeof(struct student))`. - **`.` σε δείκτη (και `*ptr.field`).** Με `Date *d2`, τα `d2.day` και `*d2.day` δίνουν `'d2' is a pointer; did you mean to use '->'?`. Γράψτε `d2->day`. Το αντίστροφο, `d1->day` με `Date d1`, δίνει `invalid type argument of '->'`. - **Ανάγνωση πεδίων χωρίς αρχικοποίηση.** Μια τοπική δομή χωρίς `= { ... }` έχει σκουπίδια (`-29387249 0`)· αρκεί `= {0}` για να μηδενιστεί. ### Τι δυσκόλεψε την τάξη Από τα Kahoot των διαλέξεων: οι ερωτήσεις όπου μια λάθος απάντηση μάζεψε πολλές ψήφους, με το ποσοστό σωστών απαντήσεων. - **[Κ19.9](../../questions/kahoot/kahoot-struct-partial-init.md)** Μερική αρχικοποίηση δομής (42% σωστές): Το 26% επέλεξε `42`, πιστεύοντας ότι η μία τιμή αντιγράφεται σε όλα τα πεδία, και άλλο 26% «ό,τι έτυχε να έχει η μνήμη», ξεχνώντας ότι με αρχικοποιητή τα πεδία που λείπουν μηδενίζονται. - **[Κ19.7](../../questions/kahoot/kahoot-struct-assignment.md)** Ανάθεση δομών (49% σωστές): Το 28% επέλεξε `2`, σαν η ανάθεση `bar = cafe` να μην άλλαζε τα πεδία της `bar`· στην πραγματικότητα η ανάθεση δομών αντιγράφει όλα τα πεδία. - **[Κ19.6](../../questions/kahoot/kahoot-struct-padding-size.md)** Μέγεθος δομής και padding (52% σωστές): Το 24% επέλεξε `4 + 4 + 8 = 16`, την τιμή που δίνει συνήθως ένας 64-bit υπολογιστής· όμως το padding ανάμεσα στα πεδία και τα μεγέθη των τύπων δεν ορίζονται από το πρότυπο. - **[Κ19.5](../../questions/kahoot/kahoot-struct-comparison.md)** Σύγκριση δομών με == (57% σωστές): Το 24% επέλεξε `0`, υποθέτοντας ότι το `==` συγκρίνει τις δομές πεδίο προς πεδίο, όπως το `=` τις αντιγράφει. - **[Κ19.4](../../questions/kahoot/kahoot-typedef-array-size.md)** sizeof ενός typedef πίνακα (66% σωστές): Το 24% επέλεξε «Εξαρτάται», ενώ το `typedef` απλώς δίνει όνομα στον τύπο «πίνακας 1024 `double`», που έχει σταθερό μέγεθος. ## Ερωτήσεις κατανόησης - **[Ε19.1](#e19-1)** Πόση μνήμη δεσμεύει η δήλωση `struct student { ... };` χωρίς μεταβλητές;[^q1] - **[Ε19.2](#e19-2)** Με `struct student st1 = { "Ada", "Lovelace" };`, ποια είναι η τιμή του `st1.grade`;[^q2] - **[Ε19.3](#e19-3)** Γιατί το `sizeof` μιας δομής μπορεί να είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των μεγεθών των πεδίων της;[^q3] - **[Ε19.4](#e19-4)** Πώς θα αναδιατάσσατε τα πεδία της `{ char red; int alpha; char green; int beta; char blue; int gamma; }` για να μικρύνει;[^q4] - **[Ε19.5](#e19-5)** Τι κάνει το `pt2 = pt1;` για δύο `struct point` και γιατί δεν γίνεται `pt1 == pt2`;[^q5] - **[Ε19.6](#e19-6)** Γράψτε με `->` την παράσταση `(*p).created.day`, όπου `p` είναι `struct product *`.[^q6] - **[Ε19.7](#e19-7)** Ποια η διαφορά ανάμεσα σε `d3 = d2;` και `*d3 = *d2;` για δύο δείκτες `Date *`;[^q7] ### Kahoot από το αμφιθέατρο (Κ19.1–Κ19.9) Ερωτήσεις που παίχτηκαν στις διαλέξεις, με το ποσοστό των φοιτητών που απάντησαν σωστά. - **[Κ19.1](../../questions/kahoot/kahoot-custom-types.md)** Δικοί μας τύποι: 81% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.2](../../questions/kahoot/kahoot-typedef-purpose.md)** Σε τι χρησιμεύει το typedef: 79% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.3](../../questions/kahoot/kahoot-struct-uninitialized.md)** Δομή χωρίς αρχικοποίηση: 74% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.4](../../questions/kahoot/kahoot-typedef-array-size.md)** sizeof ενός typedef πίνακα: 66% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.5](../../questions/kahoot/kahoot-struct-comparison.md)** Σύγκριση δομών με ==: 57% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.6](../../questions/kahoot/kahoot-struct-padding-size.md)** Μέγεθος δομής και padding: 52% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.7](../../questions/kahoot/kahoot-struct-assignment.md)** Ανάθεση δομών: 49% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.8](../../questions/kahoot/kahoot-arrow-operator.md)** Ο τελεστής ->: 48% σωστές απαντήσεις - **[Κ19.9](../../questions/kahoot/kahoot-struct-partial-init.md)** Μερική αρχικοποίηση δομής: 42% σωστές απαντήσεις ## Ασκήσεις ### Ζέσταμα: από τις διαφάνειες (Α19.1–Α19.8) - **[Α19.1](../../questions/slides/slides-lec19-field-assignment.md)** Ανάθεση και χρήση πεδίων δομής: Διάλεξη 19, διαφάνειες 12–13 · ★☆☆ · trace · `slides-lec19-field-assignment` - **[Α19.2](../../questions/slides/slides-lec19-many-students.md)** Πώς αναπαριστούμε 100 φοιτητές;: Διάλεξη 19, διαφάνειες 6–7 · ★☆☆ · short-answer · `slides-lec19-many-students` - **[Α19.3](../../questions/slides/slides-lec19-struct-assign.md)** Ανάθεση με δομές: Διάλεξη 19, διαφάνειες 29–30 · ★☆☆ · trace · `slides-lec19-struct-assign` - **[Α19.4](../../questions/slides/slides-lec19-struct-compare.md)** Σύγκριση με δομές: Διάλεξη 19, διαφάνεια 32 · ★☆☆ · short-answer · `slides-lec19-struct-compare` - **[Α19.5](../../questions/slides/slides-lec19-date-pointers.md)** Δείκτες σε δομές: διαφορά ημερομηνιών: Διάλεξη 19, διαφάνειες 42–43 · ★★☆ · trace · `slides-lec19-date-pointers` - **[Α19.6](../../questions/slides/slides-lec19-padding-interleaved.md)** Padding: η σειρά των πεδίων μετράει: Διάλεξη 19, διαφάνειες 25–27 · ★★☆ · trace · `slides-lec19-padding-interleaved` - **[Α19.7](../../questions/slides/slides-lec19-padding-pixel.md)** Padding: το μέγεθος ενός pixel: Διάλεξη 19, διαφάνειες 22–24 · ★★☆ · trace · `slides-lec19-padding-pixel` - **[Α19.8](../../questions/slides/slides-lec19-sizeof-student.md)** Το μέγεθος του struct student: Διάλεξη 19, διαφάνειες 20–21, 28 · ★★☆ · trace · `slides-lec19-sizeof-student` ### Εργαστήριο (Α19.9–Α19.10) - **[Α19.9](../../questions/labs/lab-lab09-point.md)** Δομές και συναρτήσεις: Εργαστήριο 9, Άσκηση 1 · ★☆☆ · programming · `lab-lab09-point` - **[Α19.10](../../questions/labs/lab-lab09-person.md)** Δομές και δείκτες: Εργαστήριο 9, Άσκηση 2 · ★★☆ · programming · `lab-lab09-person` ### Θέματα εξετάσεων (Α19.11–Α19.12) - **[Α19.11](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex13-q3.md)** Πρωτάθλημα: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #13, Θέμα 3 · ★★★ · programming · `exam-2023-fall-ex13-q3` - **[Α19.12](../../questions/exams/exam-2026-jun-q4.md)** World Cup 2026: Εξέταση Ιουνίου 2026, Θέμα 4 · ★★★ · programming · `exam-2026-jun-q4` ### Σχετικές ασκήσεις από άλλα κεφάλαια - **[Α17.11](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex10-q4.md)** Πλησιάζοντας στον Στόχο: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #10, Θέμα 4 · ★★☆ · programming · `exam-2023-fall-ex10-q4` - **[Α18.20](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex0-q3.md)** Καλύτερο Ταίριασμα: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #0 (Valentine's Themed), Θέμα 3 · ★★★ · programming · `exam-2023-fall-ex0-q3` - **[Α18.16](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex14-q3.md)** Μετρήσεις Θερμοκρασίας: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #14, Θέμα 3 · ★★☆ · programming · `exam-2023-fall-ex14-q3` - **[Α18.21](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex15-q3.md)** Ταξινομώντας τα Άλματα: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #15, Θέμα 3 · ★★★ · programming · `exam-2023-fall-ex15-q3` - **[Α18.22](../../questions/exams/exam-2023-fall-ex2-q3.md)** Μίνι Βάση Δεδομένων: Online τελική εξέταση Δεκεμβρίου 2023, Εξέταση #2 (Pokémon Themed), Θέμα 3 · ★★★ · programming · `exam-2023-fall-ex2-q3` - **[Α21.7](../../questions/labs/lab-lab09-grades.md)** Συνδεδεμένες λίστες: Εργαστήριο 9, Άσκηση 3 · ★★☆ · programming · `lab-lab09-grades` - **[Α23.6](../../questions/homework/hw-2023-hw3-fractal.md)** Η Newton-Raphson Ξαναχτυπά! (Bonus): Εργασία 3 (2023-24), Άσκηση 2 (Bonus) και 2.1 (Bonus) · ★★★ · programming · `hw-2023-hw3-fractal` [^q1]: Καμία. Η δήλωση ορίζει μόνο τον τύπο· μνήμη δεσμεύεται όταν δηλωθεί μεταβλητή (ή κληθεί `malloc`). [^q2]: `0.0`: τα πεδία που λείπουν από τη λίστα αρχικοποίησης γίνονται 0 (και το `year` επίσης 0). [^q3]: Λόγω padding: ο μεταγλωττιστής αφήνει κενά bytes ώστε κάθε πεδίο να ξεκινά σε διεύθυνση κατάλληλη για τον τύπο του (memory alignment), για λόγους απόδοσης. [^q4]: Βάζοντας μαζί τα `int` και μαζί τα `char`, π.χ. `int alpha, beta, gamma; char red, green, blue;`: 12 + 3 = 15 bytes, που με padding στο τέλος γίνονται 16 αντί για 24. [^q5]: Αντιγράφει όλα τα πεδία του `pt1` στο `pt2`. Η C δεν ορίζει `==` για δομές (`invalid operands to binary ==`)· συγκρίνουμε `pt1.x == pt2.x && pt1.y == pt2.y`. [^q6]: `p->created.day`: το `->` για τον δείκτη, το `.` για την ένθετη δομή. [^q7]: Το `d3 = d2;` αντιγράφει τη διεύθυνση (και οι δύο δείχνουν στην ίδια δομή, ενώ χάνεται το μπλοκ του `d3`)· το `*d3 = *d2;` αντιγράφει τα περιεχόμενα της δομής.