C语言结构体与联合体的深入理解

# 1. C语言结构体的基础概念

C语言中的结构体是一种复合数据类型，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。在本章中，我们将深入探讨C语言结构体的基础概念。

#### 1.1 结构体的定义和声明

#include <stdio.h>

// 定义结构体
struct Student {
    int id;
    char name[20];
    float score;
};

int main() {
    // 声明结构体变量并初始化
    struct Student s1 = {2021001, "Alice", 85.5};
    // 访问结构体成员
    printf("ID: %d\n", s1.id);
    printf("Name: %s\n", s1.name);
    printf("Score: %.1f\n", s1.score);
    return 0;
}

**代码总结：**
- 使用关键字struct定义结构体
- 可以在定义时初始化结构体变量
- 使用"."访问结构体成员

**结果说明：**
- 输出结构体s1的ID、姓名和分数

#### 1.2 结构体成员的访问

#include <stdio.h>

struct Point {
    int x;
    int y;
};

int main() {
    struct Point p1 = {3, 5};
    // 直接访问结构体成员
    printf("x: %d, y: %d\n", p1.x, p1.y);
    // 通过指针访问结构体成员
    struct Point *ptr = &p1;
    printf("x: %d, y: %d\n", ptr->x, ptr->y);
    return 0;
}

**代码总结：**
- 可以直接访问结构体成员
- 也可以通过结构体指针访问成员

**结果说明：**
- 输出结构体p1的x、y坐标

#### 1.3 结构体的嵌套和指针操作

#include <stdio.h>

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

struct Student {
    int id;
    char name[20];
    struct Date birthday;
};

int main() {
    struct Student s1 = {2021001, "Bob", {2000, 12, 31}};
    printf("ID: %d, Name: %s, Birthday: %d-%02d-%02d\n", s1.id, s1.name, s1.birthday.year, s1.birthday.month, s1.birthday.day);
    // 结构体指针操作
    struct Student *ptr = &s1;
    printf("ID: %d, Name: %s, Birthday: %d-%02d-%02d\n", ptr->id, ptr->name, ptr->birthday.year, ptr->birthday.month, ptr->birthday.day);
    return 0;
}

**代码总结：**
- 结构体可以嵌套其他结构体
- 可以通过结构体指针访问嵌套的结构体成员

**结果说明：**
- 输出学生s1的ID、姓名和生日信息

希望这些内容能够帮助你更好地理解C语言结构体的基础概念。接下来，我们将继续探讨C语言结构体的高级应用。

# 2. C语言结构体的高级应用

结构体作为C语言中非常重要的数据类型之一，在实际应用中有着丰富的用法。本章将深入探讨结构体的高级应用，包括结构体作为函数参数、动态内存分配以及位域和对齐原理的相关内容。

### 2.1 结构体作为函数参数

在C语言中，结构体可以作为函数的参数传递，通过引用传递方式可以有效地传递结构体，而避免了传递大量结构体成员的开销。

#include <stdio.h>

// 定义一个结构体
struct Point {
    int x;
    int y;
};

// 函数中传递结构体参数
void printPoint(struct Point p) {
    printf("Point coordinates: (%d, %d)\n", p.x, p.y);
}

int main() {
    struct Point p = {3, 4};
    printPoint(p);

    return 0;
}

**代码总结：** 上述代码定义了一个Point结构体，将其作为参数传递给printPoint函数并打印坐标值。

**结果说明：** 运行程序将输出"Point coordinates: (3, 4)"。

### 2.2 结构体的动态内存分配

结构体也可以通过动态内存分配进行创建，这种方式在需要在运行时分配内存大小不确定的结构体时非常有用。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义结构体
struct Rectangle {
    int width;
    int height;
};

int main() {
    struct Rectangle *rectPtr;
    rectPtr = (struct Rectangle *)malloc(sizeof(struct Rectangle));

    if (rectPtr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed.\n");
        return 1;
    }

    rectPtr->width = 10;
    rectPtr->height = 5;

    printf("Rectangle width: %d, height: %d\n", rectPtr->width, rectPtr->height);

    free(rectPtr);
    return 0;
}

**代码总结：** 以上代码演示了如何动态分配一个Rectangle结构体，并对其