结构体与联合体的应用

# 1. 简介

## 1.1 结构体和联合体的概念

在C语言中，结构体（struct）和联合体（union）是两种重要的数据结构类型。它们可以用来组织不同类型的数据，提供灵活的数据管理方式给程序员。

## 1.2 相同点和不同点

结构体和联合体都可以存储多个不同类型的数据，但它们在内存空间的分配和数据存储的方式上有一些区别：

- **相同点**：
- 可以存储不同类型的数据。
- 可以通过成员访问符`.`来访问成员变量。
- 可以作为函数的参数或返回值传递。

- **不同点**：
- 结构体中的各个成员在内存中是按顺序依次存储的，每个成员的地址不同。
- 联合体中的各个成员共享同一块内存空间，所占用的内存大小为所有成员中占内存最大的那个。
- 结构体的大小是所有成员大小之和，而联合体的大小是所有成员中最大成员的大小。

# 2. 结构体（struct）的应用

在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，用于组合不同类型的数据。结构体允许程序员将多个相关的变量组合在一起，形成一个更大的数据单元，方便操作和管理。在本章节中，我们将讨论结构体的定义、声明、成员访问、作为函数参数传递以及结构体数组的应用。

### 2.1 定义和声明结构体

在C语言中，结构体的定义通常使用`struct`关键字，具体语法如下所示：

struct Student {
    char name[50];
    int age;
    float score;
};

上面的代码定义了一个名为`Student`的结构体，包含了学生的姓名、年龄和成绩三个成员变量。结构体定义好之后，我们可以声明结构体类型的变量：

struct Student stu1;

### 2.2 结构体成员访问

通过"."操作符可以访问结构体变量中的各个成员：

strcpy(stu1.name, "Alice");
stu1.age = 20;
stu1.score = 90.5;

### 2.3 结构体作为函数参数

结构体可以作为函数的参数进行传递，从而方便地处理复杂的数据逻辑：

void printStudent(struct Student stu) {
    printf("Name: %s\n", stu.name);
    printf("Age: %d\n", stu.age);
    printf("Score: %.2f\n", stu.score);
}

// 调用函数
printStudent(stu1);

### 2.4 结构体数组的应用

结构体数组可以用来保存多个相同类型的结构体变量，例如：

struct Student students[5];

// 初始化第一个学生的信息
strcpy(students[0].name, "Bob");
students[0].age = 21;
students[0].score = 85.6;

// 遍历结构体数组并输出所有学生信息
for(int i=0; i<5; i++) {
    printf("Student %d - Name: %s, Age: %d, Score: %.2f\n", i+1, students[i].name, students[i].age, students[i].score);
}

通过以上示例，我们展示了结构体在C语言中的定义、声明、访问和应用方式。结构体为程序员提供了更灵活的数据组织和管理方式，是C语言中不可或缺的重要特性。

# 3. 结构体嵌套与指针

结构体的嵌套是指在一个结构体中嵌套另一个结构体，这种方式能够更灵活地组织和管理数据。同时，结构体指针的应用也是很常见的，可以通过指针来访问和修改结构体的成员。下面我们将详细讨论结构体的嵌套和指针的使用。

#### 3.1 嵌套结构体的定义

在定义结构体时，可以在结构体内部再定义其他结构体，实现结构体的嵌套。这样可以更好地表达数据之间的关系。以下是一个示例：

class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

class Classroom:
    def __init__(self, class_name, class_id, class_teacher):
        self.class_name = class_name
        self.class_id = class_id
        self.class_teacher = class_teacher
        self.students = []  # 学生列表

# 创建一个班级对象
classroom = Classroom("ClassA", 1, "TeacherX")

# 添加学生到班级
student1 = Student("Alice", 15)
student2 = Student("Bo