结构体与联合体：定义自定义数据类型

# 1. 介绍

## 1.1 什么是结构体和联合体

在编程中，结构体（Struct）和联合体（Union）是用来定义自定义数据类型的重要工具。结构体是一种能够同时存储不同类型数据的数据结构，而联合体则是一种特殊的结构体，它的所有成员共用同一块内存空间。

## 1.2 结构体和联合体的作用和用途

结构体和联合体在程序中能够更加灵活地组织数据，封装复杂的数据结构，并且表达更清晰的数据关系，从而提高代码的可读性和可维护性。

## 1.3 为什么需要自定义数据类型

自定义数据类型可以更好地将现实世界的实体和关系映射到程序中，使得代码更具可理解性，减少错误的发生，在处理复杂数据时更加方便和高效。

# 2. 结构体的定义与用法

在本章中，我们将详细介绍结构体的定义和用法，并展示结构体在实际编程中的应用场景。结构体是一种复合数据类型，它可以包含不同类型的成员变量，并且可以进行组合和嵌套，为程序员提供了更灵活的数据组织方式。

### 2.1 定义结构体

结构体是由一组不同类型的成员变量组成的复合数据类型，通过`struct`关键字进行定义。在C语言中，结构体的定义形式如下：

struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float score;
};

在上面的例子中，我们定义了一个名为`Student`的结构体，它包含了学生的学号(`id`)、姓名(`name`)和分数(`score`)。值得注意的是，结构体的定义只是一种模板或者类型的声明，并不分配实际的内存空间。

### 2.2 结构体成员变量的访问

定义结构体之后，我们可以通过`.`操作符访问结构体的成员变量，例如：

struct Student stu1;
stu1.id = 1001;
strcpy(stu1.name, "Amy");
stu1.score = 85.5;

上述代码中，我们创建了一个`Student`类型的结构体变量`stu1`，并为其成员变量赋值。值得注意的是，对结构体成员变量的访问和赋值需要使用`.`操作符。

### 2.3 结构体的嵌套和指针

结构体可以嵌套定义，也可以包含指向自身类型的指针，这为构建复杂的数据结构提供了便利。

struct Date {
    int year;
    int month;
    int day;
};

struct Employee {
    int empId;
    char name[30];
    struct Date birthDate;
    struct Employee *manager;
};

上述代码展示了结构体的嵌套定义和指针成员的使用方式。在实际编程中，结构体的嵌套和指针常常用于构建树形结构、图等复杂数据结构。

通过以上内容的学习，我们对结构体的定义和基本用法有了初步的了解。接下来，我们将介绍联合体的定义与用法，以及它与结构体的区别。

# 3. 联合体的定义与用法

联合体是一种特殊的数据类型，它允许在同一块内存区域中存储不同类型的数据。与结构体不同的是，联合体的成员变量共享同一块内存空间，因此在任意时刻只能存储一个成员的值。

#### 3.1 定义联合体

在C语言中，可以使用关键字`union`来定义联合体，其语法格式如下：

union UnionName {
    data_type member1;
    data_type member2;
    //...
};

在C++中，也可以使用相同的语法定义联合体。

#### 3.2 联合体与结构体的区别

- 联合体与结构体最大的区别在于内存占用方式。结构体的各个成员变量会各自占用一块独立的内存空间，而联合体的所有成员变量共享同一块内存空间，因此联合体的大小取决于内存占用最大的成员变量的大小。
- 联合体的存储空间会根据最大成员的大小进行分配，因此在一段代码中有多个联合体并存时，为了确保能够容纳最大的成员，联合体的内存会比所有成员变量的大小都大。
- 由于联合体的成员变量共享内存，因此在给联合体赋值时，会覆盖前面赋过的值。

#### 3.3 联合体的内存分配特点

由于联合体的特殊内存分配方式，需要特别注意一些