结构体与联合体：C语言中的自定义数据类型

# 1. 简介

## 1.1 C语言中的数据类型概述
在C语言中，数据类型是指一组数据的表示形式以及对这组数据可以进行的操作。C语言内置了基本的数据类型，如整型、浮点型、字符型等。

## 1.2 自定义数据类型的概念
当基本数据类型无法满足需求时，可以通过自定义数据类型来扩展数据表示能力，提高代码的可读性和灵活性。

## 1.3 结构体和联合体的作用
结构体和联合体是C语言中用于自定义数据类型的重要工具。结构体允许将多个不同类型的变量打包在一起，而联合体则在同一内存位置存储不同类型的变量。它们能够帮助程序员更好地组织和管理数据。

（接下来的内容请您补充）

# 2. 结构体基础

在C语言中，结构体是一种用户自定义的复合数据类型，可以将不同类型的数据组合在一起形成一个新的数据类型。结构体提供了一种方便的方式来组织和管理多个相关的数据项。

### 结构体的定义和声明

在C语言中，结构体的定义通常使用`struct`关键字，其一般形式为：

struct 结构体名称 {
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 可以定义更多的成员
};

例如，定义一个表示学生信息的结构体：

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

### 结构体成员的访问

结构体的成员可以通过`.`运算符来进行访问，例如：

struct Student stu1;
strcpy(stu1.name, "Alice");
stu1.age = 20;
stu1.score = 85.5;

### 结构体的初始化

结构体可以使用初始化列表来初始化，类似于数组的初始化方法，例如：

struct Student stu2 = {"Bob", 22, 90.0};

### 结构体的内存布局

结构体在内存中是按照成员的定义顺序依次存放的，每个成员在内存中的地址是连续的，但结构体的大小可能受到内存对齐的影响。可以使用`sizeof`操作符查看结构体在内存中的大小，例如：

printf("Size of struct Student: %lu\n", sizeof(struct Student));

结构体在C语言中是非常重要的数据类型，灵活的定义和使用结构体，能够方便地处理复杂的数据结构和对象。

# 3. 结构体进阶

结构体是一种自定义数据类型，可以包含多个不同类型的成员变量，当我们需要表示复杂的数据结构时，结构体就变得尤为重要。除了基本的定义和访问，结构体还有许多进阶技巧和应用，让我们一起来探索吧。

#### 结构体的嵌套与指针

结构体可以作为另一个结构体的成员，这就是结构体的嵌套。嵌套结构体可以更好地组织数据，提高代码的可读性和维护性。同时，我们也可以使用指针来操作结构体，这样可以减少内存的占用，提高程序的效率。

让我们看一个示例代码：

class Address:
    def __init__(self, city, street):
        self.city = city
        self.street = street

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

# 创建一个地址对象
addr = Address("Beijing", "Main Street")
# 创建一个人员对象，并包含地址信息
person = Person("Alice", 30, addr)

# 访问嵌套结构体的成员
print("Person name:", person.name)
print("Person age:", person.age)
print("Person address:", person.address.city, person.address.street)

在这个例子中，`Person`结构体中嵌套了`Address`结构体。通过指针操作，我们可以方便地访问到嵌套结构体的成员变量。

#### 结构体的对齐与填充

结构体在内存中的存储是连续的，为了提高数据的访问效率，编译器会在结构体的成员之间插入额外的字节，以保证每个成员的地址是对齐的。这就是结构体的对齐与填充。

在不同的编译器和操作系统中，对齐规则可能略有不同，但通常会按照最大成员的大小进行对齐。这也是需要注意的地方，特别是在跨平台开发时。

#### 结构体数组

结构体也可以定义为数组，这样我们就可以方便地管理多个相似类型的数据。结构体数组的使用和普通数组类似，可以通过下标来访问不同位置的结构体元素。