结构体与联合体

struct 将相关数据聚合，union 共享同一块内存。对照 /roadmaps/c，本课是链表、协议解析与内核数据结构的入门。

学习目标

• 定义与使用结构体
• 理解内存对齐与 sizeof(struct)
• 用结构体实现简单链表节点
• 了解 union 的典型用途

核心概念

结构体与链表

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

typedef struct Node {
    int id;
    char name[32];
    struct Node *next;
} Node;

static Node *node_create(int id, const char *name) {
    Node *n = malloc(sizeof(Node));
    if (!n) return NULL;
    n->id = id;
    strncpy(n->name, name, sizeof n->name - 1);
    n->name[sizeof n->name - 1] = '\0';
    n->next = NULL;
    return n;
}

static void list_push_front(Node **head, Node *n) {
    n->next = *head;
    *head = n;
}

static void list_free(Node *head) {
    while (head) {
        Node *tmp = head;
        head = head->next;
        free(tmp);
    }
}

int main(void) {
    Node *head = NULL;
    list_push_front(&head, node_create(1, "intro"));
    list_push_front(&head, node_create(2, "types"));

    for (Node *p = head; p; p = p->next) {
        printf("[%d] %s\n", p->id, p->name);
    }

    typedef union {
        int i;
        float f;
        char bytes[4];
    } Value;

    Value v;
    v.i = 0x41424344;
    printf("union as int=%d bytes=%c%c%c%c\n",
           v.i, v.bytes[0], v.bytes[1], v.bytes[2], v.bytes[3]);

    list_free(head);
    printf("Node size=%zu\n", sizeof(Node));
    return 0;
}

设计要点

概念	说明
自引用	结构体可含指向自身类型的指针
对齐	编译器插入 padding，sizeof 可能大于字段之和
typedef	常配合 struct 简化类型名
union	同一时刻只应有一种成员有效

C 无类：无构造/析构函数，初始化靠字面量 {0} 或 calloc。

与 C++/Java 对照

特性	C struct	C++ class	Java class
方法	无（函数分离）	有	有
访问控制	无 public/private	有	有
继承	无	有	有
内存布局	可预测	可预测	JVM 管理
链表	手动指针	智能指针/list	LinkedList

Java 的 POJO 类似 C struct + 方法；C++ 的 class 默认成员私有，struct 默认公有。

练习

• 定义 Point { double x, y; } 并写函数计算两点距离
• 扩展链表：实现 find_by_id 与 list_size
• 用 union 存储「要么是 int 要么是 float」并打印
• 打印空 struct 与含 char+int 的 struct 的 sizeof，观察对齐

小结

struct 聚合数据，指针串联结构；union 省内存但需纪律。 下一课学习预处理器。