C语言中的结构体与联合体

# 1. C语言中的数据类型简介

在C语言中，数据类型是用来指定变量所占用存储空间的格式和范围，以及变量能够进行的操作。C语言提供了丰富的数据类型，包括基本数据类型和复合数据类型。在复合数据类型中，结构体和联合体是两种常见的类型。

### 1.1 基本数据类型

C语言的基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型。整型可以表示整数值，浮点型可以表示小数值，字符型可以表示单个字符，而布尔型则表示真或假的值。

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 10;
    float pi = 3.14;
    char ch = 'A';
    _Bool isTrue = 1;

    printf("num: %d\n", num);
    printf("pi: %f\n", pi);
    printf("ch: %c\n", ch);
    printf("isTrue: %d\n", isTrue);

    return 0;
}

**输出结果：**

num: 10
pi: 3.140000
ch: A
isTrue: 1

### 1.2 复合数据类型

复合数据类型是由基本数据类型组成的更复杂的数据类型。结构体和联合体是两种常见的复合数据类型。

### 1.3 结构体与联合体的引入

C语言中的结构体和联合体允许将多个不同类型的变量组合在一起，形成一个新的复合数据类型。结构体允许每个成员变量有自己的存储空间，而联合体则使用同一块内存空间存储不同类型的变量。这两种复合数据类型在C语言中的引入为我们提供了更灵活的数据组织和存储方式。

# 2. 结构体的定义与基本用法

C语言中的结构体是一种自定义的复合数据类型，它允许我们将不同类型的变量组合在一起，形成一个具有多个成员的数据结构。通过定义结构体，我们可以更方便地管理一组相关的信息。

### 2.1 结构体的定义

在C语言中，通过使用关键字`struct`来定义一个结构体。结构体的基本语法如下所示：

struct 结构体名 {
    数据类型 成员名1;
    数据类型 成员名2;
    // ...
};

其中，`结构体名`是自定义的结构体名称，可以根据需要命名。成员名是结构体中具体的变量名，用于访问结构体中的成员。

例如，我们可以定义一个表示学生信息的结构体，包含姓名、年龄和成绩三个成员：

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

### 2.2 结构体的初始化

结构体在定义之后，可以通过初始化的方式给结构体中的成员赋初值。结构体的初始化可以通过两种方式进行：

- 使用点（.）操作符对结构体成员进行逐个赋值；
- 在定义结构体的同时进行初始化。

对于第一种方式，我们可以按照成员的顺序逐个赋值，代码如下：

struct Student stu;
stu.age = 20;
stu.score = 90.5;
strcpy(stu.name, "Tom");

对于第二种方式，我们可以在定义结构体的同时进行初始化，代码如下：

struct Student stu = {
    "Tom",
    20,
    90.5
};

### 2.3 结构体成员的访问与操作

通过结构体变量名和成员名，我们可以访问和操作结构体中的成员。使用点（.）操作符可以访问结构体中的成员。

printf("姓名：%s\n", stu.name);
printf("年龄：%d\n", stu.age);
printf("成绩：%f\n", stu.score);

除了使用点（.）操作符之外，还可以使用箭头（->）操作符访问指向结构体的指针中的成员。这在结构体与指针的情况下非常常见。

struct Student *ptr_stu = &stu;
printf("姓名：%s\n", ptr_stu->name);
printf("年龄：%d\n", ptr_stu->age);
printf("成绩：%f\n", ptr_stu->score);

通过结构体的成员访问和操作，我们可以对结构体中的数据进行读取和修改，灵活应用结构体来管理和操作复杂的数据结构。

以上是关于结构体的基本定义和用法的介绍。结构体的灵活性和可自定义性使其在C语言中具有重要的作用。结构体的高级应用将在下一章节中继续介绍。

# 3. 结构体的高级应用

在前两章我们已经学习了结构体的基本定义和用法，本章我们将深入探讨结构体的高级应用。

### 3.1 结构体嵌套与指针

结构体可以嵌套另一个结构体，从而构成复杂的数据结构。嵌套结构体可以通过点号操作符来访问内部成员。

我们以一个学生信息为例，创建一个嵌套结构体的数据结构：

#include <stdio.h>

// 定义学生信息结构体
struct student {
    char name[20];
    int age;
};

// 定义课程信息结构体
struct course {
    char subject[20];
    float score;
};

// 定义学生信息与课程信息嵌套结构体
struct record {
    struct student stu_info;
    struct course cou_info;
};

int main() {
    // 创建一个学生信息与课程信息的嵌套结构体变量
    struct record rec;
    // 学生信息赋值
    strcpy(rec.stu_info.name, "Tom");
    rec.stu_info.age = 18;
    // 课程信息赋值
    strcpy(rec.cou_info.subject, "Math");
    rec.cou_info.score = 90.5;
    // 打印学生信息与课程信息
    printf("Name: %s\n", rec.stu_info.name);
    printf("Age: %d\n", rec.stu_info.age);
    printf("Subject: %s\n", rec.cou_info.subject);
    printf("Score: %.2f\n", rec.cou_info.score);
    return 0;
}

运行以上代码，输出结果为：

Name: Tom
Age: 18
Subject: Math
Score: 90.50

在上面的例子中，我们通过嵌套结构体的方式实现了学生信息与课程信息的组合。可以看到，通过点号操作符，我们可以访问嵌套结构体中的成员。

除了嵌套结构体，我们还可以使用指针来操作结构体。指针可以直接指向结构体变量，并通过指针访问结构体成员。

接下来，我们演示使用指针操作结构体的例子：

#include <stdio.h>

// 定义学生信息结构体
struct student {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    // 定义学生信息结构体变量
    struct student stu;
    // 定义学生信息结构体指针
    struct student *p_stu;
    // 将指针指向结构体变量
    p_stu = &stu;
    // 通过指针访问结构体成员
    strcpy(p_stu->name, "Tom");
    p_stu->age = 18;
    // 打印结构体成员
    printf("Name: %s\n", p_stu->name);
    printf("Age: %d\n", p_stu->age);
    return 0;
}

运行以上代码，输出结果为：

Name: Tom
Age: 18

在上面的例子中，我们定义了一个指向结构体的指针