C++ 结构体(struct)与联合体(union)

一、结构体(struct)

1. 基本概念

结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许将不同类型的数据组合在一起形成一个新的复合数据类型。

struct Person {std::string name;int age;float height;
};

2. 结构体的声明与定义

声明方式：

struct 结构体名 {数据类型 成员1;数据类型 成员2;// ...
};

定义结构体变量：

Person p1; // 创建一个Person类型的变量
Person p2 = {"Alice", 25, 1.68f}; // 初始化列表方式

3. 结构体的特点

• 可以包含不同类型的成员

• 成员默认是public访问权限（与class不同）

• 可以包含成员函数（C++中）

• 可以使用typedef简化类型名

4. 结构体的使用

访问成员：

p1.name = "Bob";
p1.age = 30;
std::cout << p1.height;

结构体作为函数参数：

void printPerson(const Person& p) {std::cout << "Name: " << p.name << ", Age: " << p.age;
}

结构体嵌套：

struct Address {std::string city;std::string street;
};struct Employee {Person info;Address addr;int employeeId;
};

5. 结构体与类(class)的区别

二、联合体(union)

1. 基本概念

联合体是一种特殊的数据类型，它允许在相同的内存位置存储不同的数据类型，但同一时间只能存储其中一个成员的值。

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

2. 联合体的声明与定义

声明方式：

union 联合体名 {数据类型 成员1;数据类型 成员2;// ...
};

定义联合体变量：

Data d1;
d1.i = 10; // 当前存储的是int
d1.f = 3.14f; // 现在存储的是float，之前的值被覆盖

3. 联合体的特点

• 所有成员共享同一块内存空间

• 大小由最大成员决定

• 同一时间只能有效存储一个成员的值

• 默认public访问权限

• 常用于节省内存或实现变体类型

4. 联合体的使用

访问成员：

Data d;
d.i = 10;
std::cout << d.i; // 正确
std::cout << d.f; // 未定义行为，因为当前存储的是int

匿名联合体：

struct Variant {enum { INT, FLOAT, STRING } type;union {int i;float f;char str[20];}; // 匿名联合体
};Variant v;
v.type = Variant::INT;
v.i = 42; // 直接访问匿名联合体成员

5. 联合体的应用场景

1. 节省内存：当多个数据不会同时使用时

2. 类型转换：通过联合体查看同一数据的多种表示形式

3. 硬件寄存器映射：与硬件交互时

4. 实现变体类型：结合枚举类型使用

三、结构体与联合体的比较