【C语言】结构和联合

目录

结构

联合

联合的初始化

联合的应用

场景1.节省内存空间

场景2.类型转换

结构和联合的区别？ 

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结构

结构是一种把一些数据项组合在一起的数据结构。可以理解成将多个数据融合在了一起，看成一个整体。下面是一个例子。

struct person{
    char name[50];      // 姓名
    int age;            // 年龄
    float height;       // 身高（米）
    char gender;        // 性别：'M'男 / 'F'女
} ;

这样我们就有了一个新的数据类型 person，后续可以使用 person 来定义新数据。例如：

struct person xiaoming = {"小明", 18, 180, 'M'};

 结构体可以通过 结构名.成员 或 结构指针->成员 来访问数据。

int main()
{
    struct person xiaoming = {"小明", 18, 180, 'M');
    printf("小明的年龄：%d，身高：%f\n", xiaoming.age, xiaoming.height);
    return 0;
}

运行结果：小明的年龄：18，身高：180.000000

联合

联合（union）是一种特殊的数据类型，允许在相同位置存储不同类型的数据，编译器负责跟踪对象的长度和对齐要求。在结构中，每个成员依次存储；而在联合中，所有成员都从偏移地址为零开始存储。也就是说，在联合中，所有成员的位置是重叠在一起的：在某一时刻，只有一个成员真正的存储在这个地址。

我们来看一个例子，下面这个联合中存储了 int、float、char[] 三种不同类型的数据，这个联合体的大小就是根据其中内存最大的 str 来分配的，占 20字节（64位下）。

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

可以通过下列语法访问联合中的成员：联合名.成员 或 联合指针->成员

联合的初始化

联合变量可以被初始化，但是只能初始第一个成员，具体如下：

union{
    int a;
    float b;
    char c[4];
}x = {5};

这样就将 x.a 初始化为5。

联合的应用

联合由于它独特的共享内存的特性，常见应用场景主要集中在内存共享和灵活数据类型处理上。下面举两个简单的例子说明一下。

场景1.节省内存空间

场景：需要交替使用多种数据类型但不同时使用的场景（如嵌入式系统、协议解析）。

示例：

union SensorData {
    int raw;      // 原始数据
    float temp;   // 温度值
    char bytes[4]; // 按字节处理
};
// 同一内存区域可分别解释为int、float或字节数组

场景2.类型转换

这个是博主在实习（cpp开发）的时候实际用到的一个地址转换，当时是在跨文件操作中，无法通过单例来共享对象了，这时候博主采用的是一个联合体，里面存储了一个指针和一个char[8]，通过将对象地址存储到char[8]中，然后转换给指针来实现对象的访问。

示例：

union AddressConverter {
    void* ptr;
    char position[8];
};

结构和联合的区别？ 

	结构体 (struct)	联合体 (union)
内存分配	成员独立存储，总大小为各成员之和（考虑对齐）	成员共享内存，大小为最大成员的大小
存储方式	并行存储，所有成员同时有效	覆盖存储，同一时间只有一个成员有效
访问特性	可同时访问所有成员	修改一个成员会覆盖其他成员
内存效率	占用空间较大	空间高效（仅用最大成员空间）
典型用途	数据聚合（如人员信息、数据库记录）	类型转换、协议解析、硬件寄存器访问