结构体与联合体：C语言中的高级数据结构介绍

# 1. C语言基础回顾

## 1.1 C语言基本数据类型复习

在C语言中，基本数据类型包括整型、浮点型、字符型等。其中，整型可以分为`int`、`short`、`long`等类型，浮点型可以分为`float`、`double`等类型，字符型为`char`类型。C语言中还可以使用`typedef`来创建自定义的数据类型。

**示例代码：**

#include <stdio.h>

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

int main() {
    int age = 25;
    float weight = 65.5;
    char gender = 'M';
    Date today = {2022, 9, 20};

    printf("年龄： %d\n", age);
    printf("体重： %f\n", weight);
    printf("性别： %c\n", gender);
    printf("今天的日期： %d 年 %d 月 %d 日\n", today.year, today.month, today.day);

    return 0;
}

**代码说明：**
- 使用`typedef`定义了一个名为`Date`的结构体，包含年、月、日三个成员。
- 在`main`函数中声明了几个变量，并使用`printf`输出它们的值。

**代码执行结果：**

年龄： 25
体重： 65.500000
性别： M
今天的日期： 2022 年 9 月 20 日

## 1.2 C语言中的内存分配和变量作用域

C语言中的变量可以分为局部变量和全局变量。局部变量在函数内部声明，只在函数内部有效，而全局变量在函数外部声明，可以被程序中的所有函数访问。

此外，C语言中还有内存的静态分配和动态分配。静态分配使用栈内存，动态分配使用堆内存。

## 1.3 C语言中的指针概念及应用

指针是C语言中非常重要的概念，它可以用来指向变量的地址，对变量进行间接访问。指针可以指向不同类型的数据，并且可以进行指针运算。

**示例代码：**

#include <stdio.h>

int main() {
    int score = 90;
    int *ptr = &score;

    printf("分数的地址：%p\n", &score);
    printf("指针指向的地址：%p\n", ptr);
    printf("指针指向的值：%d\n", *ptr);

    return 0;
}

**代码说明：**
- 声明了一个`score`变量，然后定义了一个指针`ptr`，指向`score`变量的地址。
- 使用`printf`输出了`score`变量的地址，`ptr`指针指向的地址以及指针指向的值。

**代码执行结果：**

分数的地址：0x7ffee8afebd4
指针指向的地址：0x7ffee8afebd4
指针指向的值：90

以上是C语言基础回顾的内容，接下来将更深入地介绍C语言中的结构体及其高级应用。

# 2. 结构体的基本概念与定义

结构体（Struct）是C语言中一种复合数据类型，用于将不同类型的数据组合在一起。通过结构体，我们可以创建自定义的数据类型，以便更好地组织和管理数据。下面将介绍结构体的基本概念与定义。

### 2.1 什么是结构体

结构体是由不同类型的变量组成的集合体，在内存中是连续分配的。每个成员变量都可以有不同的数据类型，这使得结构体非常灵活，能够表示更复杂的数据结构。

### 2.2 结构体的定义及初始化

在C语言中，结构体的定义通常包括结构体模板的创建和变量的声明两部分。下面是一个示例：

#include <stdio.h>

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

int main() {
    // 声明并初始化结构体变量
    struct Student stu = {101, "Alice", 95.5};

    // 访问结构体成员并输出
    printf("学生信息：\n");
    printf("学号：%d\n", stu.id);
    printf("姓名：%s\n", stu.name);
    printf("成绩：%.1f\n", stu.score);

    return 0;
}

在上面的例子中，我们定义了一个名为`Student`的结构体，包含了学生的学号、姓名和成绩三个成员变量。在`main()`函数中，我们声明并初始化了一个`stu`结构体变量，并打印出了学生的信息。

### 2.3 结构体的成员和访问

结构体的成员可以通过`.`操作符来访问，例如`stu.id`、`stu.name`、`stu.score`。这样我们可以方便地获取和修改结构体中的不同数据成员。

通过结构体的定义和使用，我们可以更加灵活和高效地处理复杂数据结构，在实际的编程中结构体扮演着非常重要的角色。

# 3. 结构体的高级应用

结构体在C语言中作为一种复合数据类型，不仅可以包含基本数据类型的成员，还可以包含其他结构体或者指向结构体的指针。在本章中，我们将深入探讨结构体的高级应用，包括结构体嵌套与指针使用、结构体数组与结构体指针数组，以及结构体作为函数参数与返回值的应用场景。

#### 3.1 结构体嵌套与指针使用

结构体可以嵌套其他结构体，形成复杂的数据结构，也可以通过指针访问结构体成员，灵活地操作数据。下面是一个示例，演示了结构体嵌套与指针使用的场景。

#include <stdio.h>

// 定义一个简单的矩形结构体