在C语言中，结构体（struct）和共用体（union）是两种重要的构造类型，它们允许我们将不同类型的变量组合成一个复合数据类型。在工学领域，理解并熟练运用结构体和共用体对于编写复杂的程序至关重要。
1. 结构体
结构体是一种可以包含多种不同类型数据的复合数据类型，它可以用来模拟现实世界中的复杂对象，如学生、员工等。在C语言中，定义结构体类型的一般形式如下：
```c
struct 结构体名 {
类型标识符 成员名1;
类型标识符 成员名2;
...
类型标识符 成员名n;
};
```
例如，要定义一个表示学生基本信息的结构体类型，可以这样写：
```c
struct student {
long num; // 学号
char name[20]; // 姓名
char sex; // 性别
char birthday[12]; // 出生日期
float score; // 成绩
char tel[15]; // 电话号码
};
```
结构体的特性：
- 结构体的成员可以是基本类型，也可以是其他已定义的结构体类型，这允许了数据的嵌套。
- 结构体的大小取决于其所有成员的大小之和，因此每个结构体实例会占用不同数量的内存。
- 在定义结构体类型后，需要使用`struct`关键字来创建结构体变量，例如：`struct student s1;`
- 结构体变量的成员可以通过`.`运算符访问，如`s1.name`。
2. 共用体
共用体是一种特殊的结构体，它允许不同的成员共享同一块内存空间。这意味着在任意时刻，只能有一个成员的值是有效的。共用体的定义与结构体类似，但其用途不同：
```c
union 共用体名 {
类型标识符 成员名1;
类型标识符 成员名2;
...
类型标识符 成员名n;
};
```
例如，定义一个包含整数和浮点数的共用体：
```c
union number {
int i;
float f;
};
```
共用体的特点：
- 共用体的大小等于其成员中占据最大空间的那个成员的大小。
- 由于所有成员共享同一块内存，因此不能同时读取或设置不同成员的值，否则可能会导致数据丢失。
- 访问共用体成员同样使用`.`运算符，但需要注意的是，访问另一个成员会覆盖之前成员的值。
3. 结构体和共用体的应用
- 结构体广泛用于表示复杂的数据对象，如学生记录、员工信息等，使得可以方便地管理和操作这些对象。
- 共用体常用于节省内存，尤其是在资源有限的环境中，例如嵌入式系统。它可用于表示某些情况下只使用一个成员的情况，从而避免为每个成员分配独立的内存。
在编程时，正确理解和使用结构体与共用体是提高代码效率和可维护性的关键。它们允许我们以更接近实际问题的方式来组织和操作数据，是C语言中强大的工具。通过熟练掌握这两种构造类型，开发者能够更好地应对复杂编程挑战。
