C语言数据结构深度解析：结构体与联合体的实战应用与技巧

系列文章目录

01-C语言从零到精通：常用运算符完全指南，掌握算术、逻辑与关系运算
02-C语言控制结构全解析：轻松掌握条件语句与循环语句
03-C语言函数参数传递深入解析：传值与传地址的区别与应用实例
04-C语言数组与字符串操作全解析：从基础到进阶，深入掌握数组和字符串处理技巧
05-C语言指针与内存管理：指针使用、内存泄漏与调试技巧
06-C语言数据结构深度解析：结构体与联合体的实战应用与技巧

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前言

在 C 语言中，数据结构的设计是程序开发中的一个关键环节。我们常常需要通过不同的方式来组织数据，以便高效地管理和操作。结构体和联合体作为两种重要的用户自定义数据类型，提供了强大的功能，让我们能够灵活地处理多种数据类型。结构体让我们能够将不同类型的数据组织成一个整体，而联合体则通过共享内存来节省空间，并提供了另一种强大的数据存储方式。

本文将详细介绍结构体和联合体的定义、使用方法以及它们的不同应用场景。通过本篇文章，将掌握如何在 C 语言中高效使用这些数据结构，以解决实际开发中的问题。无论你是 C 语言新手还是有经验的开发者，这篇文章都将为你提供有价值的知识，帮助你更好地组织和管理程序中的数据。

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一、结构体的定义与使用

在 C 语言中，结构体是一种非常常见的用户自定义数据类型。结构体的作用是将不同类型的数据组合成一个整体，可以帮助我们以更清晰、有效的方式处理数据。结构体广泛应用于程序中，尤其是在处理与实体相关的信息时。接下来，我们将详细探讨结构体的定义、使用方法以及常见的操作。

1.1 结构体的基本概念

结构体是通过 struct 关键字定义的一个自定义类型，它可以包含多种不同类型的数据。每个数据项称为结构体的“成员”或“字段”。不同于数组，数组中的元素必须是相同类型的数据，而结构体允许我们将多种不同类型的数据组合在一起。

1.1.1 结构体的定义

定义一个结构体的语法格式如下：

struct 结构体名称 {
   
   
    数据类型 成员1;
    数据类型 成员2;
    // 更多成员
};

例如，我们定义一个 Student 结构体，用来表示学生的姓名、年龄和成绩。代码如下：

struct Student {
   
   
    char name[50];   // 学生姓名
    int age;         // 学生年龄
    float score;     // 学生成绩
};

上述代码中，我们定义了一个名为 Student 的结构体，它包含了三个成员：name（字符数组）、age（整数）和 score（浮点数）。

1.1.2 定义结构体变量

一旦我们定义了结构体类型，就可以用它来声明变量。结构体变量的定义语法类似于其他数据类型，只需要指定结构体类型名即可。下面是定义一个结构体变量的例子：

struct Student student1;

这行代码定义了一个名为 student1 的 Student 类型变量，它可以用来存储一个学生的信息。接下来，我们可以通过点运算符（.）来访问结构体成员。

1.1.3 结构体初始化

在声明结构体变量时，我们也可以为它们的成员进行初始化。结构体变量的初始化方式有两种常见方式：

1.1.3.1 使用大括号初始化

可以通过大括号初始化结构体成员：

struct Student student1 = {
   
   "John", 20, 85.5};

这行代码将 student1 的 name 设置为 “John”，age 设置为 20，score 设置为 85.5。

1.1.3.2 单独初始化成员

结构体变量的每个成员也可以单独初始化。比如：

struct Student student1;
strcpy(student1.name, "John");
student1.age = 20;
student1.score = 85.5;

这种方式给每个成员赋值更加灵活，适用于动态赋值的场景。

1.2 结构体成员的访问

我们可以通过结构体变量和成员名来访问结构体的各个成员。访问结构体成员时，使用点运算符（.）。例如：

printf("Name: %s\n", student1.name);    // 输出姓名
printf("Age: %d\n", student1.age);      // 输出年龄
printf("Score: %.2f\n", student1.score); // 输出成绩

通过点运算符，结构体变量 student1 的成员可以直接访问和输出。

1.3 结构体作为函数参数

结构体在 C 语言中不仅可以作为局部变量使用，还可以作为函数的参数。函数传递结构体参数时，有两种常见的传递方式：按值传递和按引用传递。

1.3.1 按值传递

按值传递是指将结构体的副本传递给函数。此时函数内对结构体的修改不会影响原来的结构体。

void printStudent(struct Student s) {
   
   
    printf("Name: %s\n", s.name);
    printf("Age: %d\n", s.age);
    printf("Score: %.2f\n", s.score);
}

调用该函数时，原结构体的值不会被修改。