C语言中的结构与联合体详解

# 1. C语言中的结构体

## 1.1 什么是结构体

在C语言中，结构体是一种用户自定义的数据类型，可以包含不同类型的数据成员，用于描述复杂的数据结构。

## 1.2 结构体的定义和声明

结构体的定义使用关键字`struct`，并指定结构体的名称和包含的数据成员。结构体的声明则是根据定义创建结构体变量。

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

// 结构体的声明
struct Student stu1;

## 1.3 结构体成员的访问

通过成员运算符`.`来访问结构体的成员数据。

// 访问结构体成员
stu1.id = 2021001;
strcpy(stu1.name, "Tom");
stu1.score = 85.5;

## 1.4 结构体的嵌套和指针

结构体可以嵌套定义，也可以使用指针来引用结构体变量。

// 结构体的嵌套定义
struct Teacher {
    int id;
    char name[20];
    struct Student stu;
};

// 结构体指针的使用
struct Student *ptrStu;
ptrStu = &stu1;

# 2. C语言中的联合体

### 2.1 什么是联合体

联合体（Union）是C语言中一种特殊的数据类型，在内存中存储多个不同类型的成员，但同时只能使用其中一个成员。

### 2.2 联合体与结构体的区别

与结构体不同的是，联合体的各个成员共享同一块内存，因此联合体的大小将取决于最大的成员大小。而结构体的各个成员则分别占据不同的内存空间。

### 2.3 联合体的定义和声明

在C语言中，可以使用关键字union定义联合体，关键字union后紧跟联合体的名称，然后在花括号内定义各个成员。以下是一个示例：

union Student {
    int rollNumber;
    float CGPA;
    char grade;
};

### 2.4 联合体的应用场景

联合体常用于需要实现不同类型数据共享存储空间的场景，例如一个学生信息结构体中，需要存储学生的学号、GPA和等级三个字段，但同时只会使用其中一个字段。这时候可以使用联合体来节省内存空间，例如：

struct StudentInfo {
    char name[50];
    union StudentData {
        int rollNumber;
        float CGPA;
        char grade;
    } data;
};

在上述示例中，学生信息结构体中的data字段使用了联合体，实现了不同类型数据的共享存储空间。

通过使用联合体，可以根据实际需求来选择所需的数据类型，从而节省内存空间，提高程序的效率。但需要注意的是，使用联合体时需要慎重考虑数据访问的正确性，以免造成数据错误或溢出的问题。

# 3. 结构体与联合体的比较

### 3.1 结构体与联合体的共同点

结构体和联合体都是C语言中的数据类型，用于组织多个不同类型的数据成员。它们有以下共同点：

- 都可以包含不同类型的数据成员。
- 成员之间可以通过成员访问运算符"."来进行访问。
- 可以作为函数的参数或返回值，用于传递和处理复杂的数据。

### 3.2 结构体与联合体的不同之处

尽管结构体和联合体有许多相似之处，但它们在以下方面存在显著的区别：

- 内存占用：结构体中的每个成员都会在内存中占据独立的空间，而联合体中的成员共享同一块内存空间。因此，联合体的大小由其最大成员决定，而结构体的大小等于所有成员的大小之和。
- 成员访问：结构体的成员可以同时访问，每个成员都有自己的地址。而联合体的成员共享同一块内存，只能访问一个成员，访问一个成员会覆盖其他成员的值。
- 数据类型：结构体的成员可以是不同的数据类型，而联合体的成员必须是相同的数据类型。
- 数据共享：联合体的成员共享同一块内存，可以用于多种不同的目的。结构体的成员在内存中占用独立的空间，每个成员都有自己的值和地址。

### 3.3 选择合适的数据结构

在使用结构体和联合体时，需要根据具体的需求选择合适的数据结构。如果需要组织多个不同类型的数据，并且每个成员都有自己的值和地址，可以使用结构体。如果只需要在不同的时间点存储不同