C 语言结构体与联合体对比：实战指南与选择建议

什么是结构体？

结构体 是 C 语言用户自定义数据类型，将逻辑相关的不同类型数据项组合成单一单元。每个成员占用独立连续内存位置，因此结构体可同时保存多个值。

示例：一个学生记录，在同一变量名下存储姓名、学号、成绩。

什么是联合体？

联合体 也是用户自定义类型，但所有成员共享同一内存空间。联合体大小等于其最大成员大小。这一特性使联合体适合内存受限且同一时刻仅需一个成员的场景。

声明结构体

struct Student {
    char name[60];
    int roll_no;
    float marks;
};

注意 struct 关键字与右大括号后的分号。

结构体使用示例

#include <stdio.h>
struct Student {
    char name[60];
    int roll_no;
    float marks;
} sdt;
int main(void) {
    printf("Enter the following information:\n");
    printf("Student name: ");
    fgets(sdt.name, sizeof(sdt.name), stdin);
    printf("Roll number: ");
    scanf("%d", &sdt.roll_no);
    printf("Marks: ");
    scanf("%f", &sdt.marks);
    printf("\nEntered data:\n");
    printf("Name: %s", sdt.name);
    printf("Roll number: %d\n", sdt.roll_no);
    printf("Marks: %.1f\n", sdt.marks);
    return 0;
}

输出示例：

Enter the following information:
Student name: James
Roll number: 21
Marks: 67
Entered data:
Name: James
Roll number: 21
Marks: 67.0

声明联合体

union Item {
    int x;
    float y;
    char ch;
};

联合体使用示例

#include <stdio.h>
union Item {
    int x;
    float y;
    char ch;
};
int main(void) {
    union Item it;
    it.x = 12;
    it.y = 20.2f;
    it.ch = 'a';
    printf("x = %d\n", it.x);
    printf("y = %f\n", it.y);
    printf("ch = %c\n", it.ch);
    return 0;
}

因所有成员共享内存，设置 ch 会覆盖 x 与 y 的先前值。仅最后存储的值有效。

结构体 vs 联合体

何时使用哪个

• 结构体： 需同时维护多个相关字段，如学生、员工记录
• 联合体： 值可能是几种类型之一但同一时刻只有一种，如变体类型或内存受限的传感器数值

优缺点

结构体优势

• 将相关数据归组在单一名称下，提升可读性
• 易于将整个记录传递给函数
• 结构体数组可存储大量记录
• 支持柔性数组实现变长数据

结构体劣势

• 占用更多内存，因每成员均存储
• 结构体定义变更会波及全代码
• 大型项目中深度嵌套结构体难以驾驭

联合体优势

• 内存占用极小：仅最大成员大小
• 适合实现类型标签或变体数据
• 可简化单一值多类型场景代码

联合体劣势

• 同一时刻仅一个成员持有有效值
• 共享内存导致调试困难
• 不支持柔性数组