C语言 结构体和联合体的区别

什么是结构体

在 C 语言中，结构体是一种自定义数据类型，它允许程序员将不同类型的变量组合在一起，形成一个数据集合。结构体是由一组多个变量组成的新的数据类型，在定义结构体时，需要定义这个结构体包含的成员变量的类型和名称。

通常定义结构体的方式为：

struct 结构体名称{
    成员变量1;
    成员变量2;
    ...........
    成员变量n;
};

其中，结构体名称是自定义的，可以是任意合法的标识符，成员变量是由数据类型和标识符组成的。

例如，定义一个存储学生信息的结构体：

struct Students{
    char name[20];
    int age;
    char gender;
    char address[50];
};

在这个结构体中，我们定义了四个成员变量，分别是学生姓名、学生年龄、学生性别、学生地址。

定义了结构体之后，我们可以通过结构体的名称来声明变量，也可以通过"."运算符来访问结构体的成员变量，例如：

struct Students stu;  // 声明了一个名为stu的学生信息结构体变量

strcpy(stu.name, "Tom");  // 向变量stu中的name成员变量中赋值为"Tom"
stu.age = 18;  // 向变量stu中的age成员变量中赋值为18
stu.gender = 'M';  // 向变量stu中的gender成员变量中赋值为'M'
strcpy(stu.address, "No.123, Xinyuan Street, Haidian District, Beijing");  // 向变量stu中的address成员变量中赋值为"No.123, Xinyuan Street, Haidian District, Beijing"

什么是联合体

在 C 语言中，联合体是一种特殊的结构体。不同的是，联合体中的成员变量共享同一内存区域，即联合体中的所有成员变量占用的是同一块内存空间。因此，联合体的各个成员只能是同一种数据类型，这些成员只有一个可以被激活。

通常定义联合体的方式为：

union 联合体名称{
    成员变量1;
    成员变量2;
    ...........
    成员变量n;
};

和结构体一样，联合体中的成员变量是由数据类型和标识符组成的。定义联合体之后，我们可以通过联合体的名称来声明变量，也可以通过"."运算符来访问联合体的成员变量。

例如，定义一个联合体：

union Data {
  int i;
  float f;
  char str[20];
};

在这个联合体中，我们定义了三个成员变量，分别是一个整型变量、一个浮点型变量和一个字符串变量。

我们可以通过联合体来存储一个整型、浮点型或字符串类型的数据，但是在同一时间内，联合体中只能有一个成员变量被激活，即只能存储其中的一种数据类型。例如：

union Data data;
data.i = 10;
printf( "data.i : %d\n", data.i);

data.f = 220.5;
printf( "data.f : %f\n", data.f);

strcpy( data.str, "C Programming");
printf( "data.str : %s\n", data.str);

在这个示例中，我们定义了一个联合体data，并依次往其中赋值一个整型、一个浮点型和一个字符串变量。但需要注意的是，每次变量被赋值之后，其他的成员变量会被自动更新为新值，因为每个成员变量都共享同一块内存空间。

区别

结构体和联合体之间的主要区别在于：

1. 结构体的不同成员变量占用不同的内存空间，而联合体的不同成员变量共享同一块内存空间；
2. 结构体中的多个成员变量可以同时被使用，而联合体中只能有一个成员变量被激活。

对于不同的应用场景，我们需要选择适合的数据类型来存储数据。如果需要存储多种不同类型的数据，可以使用结构体。如果需要只存储其中一种数据类型，并且在不同的时间段中需要存储不同类型的数据，可以使用联合体。

例子

示例1：一个学生信息的结构体程序

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct student{
    char name[20];
    int age;
    char gender;
    char address[50];
};

int main()
{
    struct student stu; // 定义结构体变量stu，用于存储学生信息
    printf("请输入学生姓名：");
    scanf("%s", stu.name);
    printf("请输入学生年龄：");
    scanf("%d", &stu.age);
    printf("请输入学生性别：");
    scanf(" %c", &stu.gender);
    printf("请输入学生地址：");
    scanf("%s", stu.address);

    printf("\n学生信息如下：\n");
    printf("姓名：%s\n", stu.name);
    printf("年龄：%d\n", stu.age);
    printf("性别：%c\n", stu.gender);
    printf("地址：%s\n", stu.address);

    return 0;
}

这个程序通过一个学生信息的结构体来存储学生的姓名、年龄、性别和地址信息，用户可以输入这些信息，程序将其存储起来并输出。

示例2：一个简单的计算器程序

#include <stdio.h>

union calc{
    int num;
    char op;
};

int main()
{
    char operator;
    int num1, num2, result;
    union calc value;
    printf("请输入运算符(+, -, *, / )：");
    scanf("%c", &operator);
    printf("请输入两个数字：");

    scanf("%d", &num1);
    scanf("%d", &num2);

    value.num = num1;
    switch(operator){
        case '+':
            value.num += num2;
            break;
        case '-':
            value.num -= num2;
            break;
        case '*':
            value.num *= num2;
            break;
        case '/':
            value.num /= num2;
            break;
        default:
            printf("错误的运算符\n");
            return 1;
    }

    printf("运算结果：%d\n", value.num);

    return 0;
}

这个程序通过一个简单的联合体来实现加、减、乘、除四种运算。用户输入指定的运算符和两个数字，程序通过算法计算出结果，并输出。在这个程序中，我们使用了联合体来存储两个数字和一个运算符，根据不同的运算符，选择联合体中的不同成员变量来完成运算。