C语言中的结构体和联合体详解

# 1. C语言中的结构体介绍

1.1 什么是结构体？

在C语言中，结构体（Struct）是一种用户自定义的数据类型，可以包含多个不同类型的变量（成员），用于组织相关数据项。

1.2 结构体的定义和声明

结构体的定义使用关键字struct，格式如下：

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

定义了一个名为Student的结构体，包含了学生的id、姓名和分数。

1.3 结构体成员的访问

可以使用`.`操作符来访问结构体的成员，示例代码如下：

struct Student s;
s.id = 1;
strcpy(s.name, "Alice");
s.score = 85.5;

1.4 结构体数组的应用

结构体数组可以存储多个结构体变量，示例代码如下：

struct Student students[3];
students[0].id = 1;
strcpy(students[0].name, "Bob");
students[0].score = 90.0;

通过以上章节介绍，读者能够初步了解C语言中结构体的基本概念和用法。接下来，我们将深入探讨结构体的高级应用及实际案例。

# 2. 结构体的高级应用

在C语言中，结构体是一种非常重要的数据类型，除了基本的定义和声明外，结构体还有许多高级应用技巧。接下来，我们将深入探讨结构体的高级用法。

# 3. 联合体的基本概念

在C语言中，除了结构体之外，还有一种重要的数据类型叫做联合体。联合体和结构体有些相似，但也有一些明显的区别。接下来我们将详细介绍联合体的基本概念和用法。

#### 3.1 什么是联合体？

联合体（Union）是一种特殊的结构体，它允许在相同的内存地址存储不同的数据类型。与结构体不同的是，联合体的所有成员都共享一个相同的内存空间，即每次只能存储一个成员的值。因此，联合体的大小等于其中最大的成员大小。

#### 3.2 联合体的定义和声明

#include <stdio.h>

union ExampleUnion {
    int num;
    float fnum;
    char str[20];
};

int main() {
    union ExampleUnion u;
    return 0;
}

在上面的代码中，定义了一个名为`ExampleUnion`的联合体，包含一个整型变量`num`、一个浮点型变量`fnum`和一个字符数组`str`。在`main()`函数中声明了一个`ExampleUnion`类型的联合体变量`u`。

#### 3.3 联合体成员的访问

#include <stdio.h>

union ExampleUnion {
    int num;
    float fnum;
    char str[20];
};

int main() {
    union ExampleUnion u;
    u.num = 10;
    printf("Num: %d\n", u.num);
    u.fnum = 3.14;
    printf("Float Num: %f\n", u.fnum);
    strcpy(u.str, "Hello, Union");
    printf("String: %s\n", u.str);
    return 0;
}

在上面的代码中，示范了如何访问联合体`ExampleUnion`中的不同成员。由于联合体的所有成员共享同一块内存空间，所以对一个成员的赋值会影响其他成员的值。

#### 3.4 联合体和结构体的比较

- 联合体与结构体类似，都可以存储不同类型的数据，但联合体的成员共享内存空间，因此只能存储一个成员的值。
- 联合体的大小为其中最大成员的大小，而结构体的大小为所有成员大小的总和。
- 联合体适合用于需要节省内存空间的场景，比如网络编程中数据包的解析。

通过以上内容，我们详细了解了联合体的基本概念和用法，以及与结构体的对比。在接下来的章节中，我们将深入探讨联合体的应用场景和注意事项。

# 4. 联合体的应用场景

在前面的章节中，我们已经介绍了结构体和联合体的基本概念以及用法。接下来我们将重点讨论联合体在实际开发中的应用场景，以便更好地理解其作用和优势。

### 4.1 联合体在节省内存方面的优势

联合体在节省内存方面有很大的优势，因为联合体的所有成员共享同一块内存空间，只使用最大成员的大小来分配内存。这样可以减少内存的占用，尤其在对空间要求比较严格的嵌入式系统中，联合体可以发挥很大的作用。

下面是一个简单的示例，展示了使用联合体节省内存的场景：