C语言中的结构体与联合体

什么是结构体？

在C语言中，结构体是一种自定义的数据类型。它可以包含多个不同类型的成员变量，并且这些成员变量可以被同时访问和操作。

以下是定义一个结构体的一般格式：

struct 结构名{
    类型 成员1;
    类型 成员2;
    // ...
};

结构体成员可以是任何数据类型，包括标量类型（如整数、浮点数等）和指针类型，甚至可以是其他结构体。

例如，以下是一个用于表示学生信息的结构体：

struct Student{
    int id;             // 学号
    char name[20];      // 姓名
    char gender;        // 性别
    int age;            // 年龄
    float scores[3];    // 成绩
};

如何定义和使用结构体变量？

定义结构体变量的方法类似于定义普通变量，只需使用结构体名来代替类型名即可。

例如，要定义一个具有上述四个成员的学生结构体变量，可以这样写：

struct Student stu1, stu2;   // 声明两个学生结构体变量

在定义结构体变量后，可以使用点运算符（.）来访问结构体的成员变量，并对其赋值或读取值。

例如，如果要设置学生1的姓名和年龄，可以这样写：

stu1.age = 20;              // 设置学生1的年龄为20岁
strcpy(stu1.name, "Tom");   // 学生1的姓名为"Tom"

什么是联合体？

与结构体类似，联合体也是一种自定义的数据类型，它可以包含多个成员变量，但不同之处在于联合体的所有成员变量使用同一块内存空间，因此只能同时存储一个成员的值。

以下是定义一个联合体的一般格式：

union 联合名{
    类型 成员1;
    类型 成员2;
    // ...
};

联合体成员的大小取决于最大成员变量的大小。因此，不论联合体中有多少成员变量，它所占用的内存大小始终是最大成员的大小。

例如，以下是一个用于表示颜色的联合体：

union Color{
    unsigned int value;     // 颜色值
    unsigned char rgb[3];   // RGB值
};

如何定义和使用联合体变量？

定义联合体变量的方法与定义结构体变量类似。在定义联合体变量时，指定的类型是联合体的名字，而不是它的成员类型。

例如，要定义一个具有上述两个成员的颜色联合体变量，可以这样写：

union Color c1;            // 声明一个颜色联合体变量

要存储联合体成员变量的时候，可以像存储结构体成员变量一样使用点运算符，也可以直接赋值给联合体变量本身。例如：

c1.value = 0xFFA500;       // 存储颜色值为 "Orange"（橙色）
c1.rgb[0] = 255;           // 存储红色值为255
c1.rgb[1] = 165;           // 存储绿色值为165
c1.rgb[2] = 0;             // 存储蓝色值为0

结构体和联合体的区别

结构体和联合体有一个重要的区别，即结构体的所有成员变量各自占用一块独立的内存空间，因此结构体的总内存大小等于所有成员变量占用内存大小之和；而联合体的所有成员变量使用同一块内存空间，因此联合体的总内存大小等于最大成员变量的大小。

因此，结构体更适合用于存储多个相关的数据项，而联合体则更适合在不同的数据类型之间进行类型转换。

总结

在C语言中，结构体和联合体是用于自定义数据类型的两种方法。它们可以包含多个成员变量，并且可以被同时访问和操作。结构体的所有成员变量占用独立的内存空间，而联合体的所有成员变量使用同一空间。因此，结构体更适合用于存储多个相关的数据项，而联合体则更适合在不同的数据类型之间进行类型转换。