Khác biệt giữa Structure (struct) và Union trong C

Struct (Cấu trúc)

Struct gom nhiều biến khác kiểu thành một đơn vị. Mỗi member có địa chỉ riêng, kích thước = tổng kích thước các member (+ padding).

Cú pháp

struct TenStruct {
    kiểu thành_viên1;
    kiểu thành_viên2;
    ...
} biến_struct;

Ví dụ

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

struct Data {
    int i;
    long int f;
} data, data1;

int main() {
    data.i = 28;
    printf("Giá trị i: %d\n", data.i);
    printf("Kích thước: %zu %zu\n", sizeof(data), sizeof(data1));
    return 0;
}

Kết quả

Giá trị i: 28
Kích thước: 16 16  (padding: int 4 + 4 padding + long 8 = 16)

Union (Liên hợp)

Union cho phép các member chia sẻ cùng một vùng nhớ. Kích thước = kích thước member lớn nhất. Chỉ một member có giá trị hợp lệ tại một thời điểm.

Cú pháp

union TenUnion {
    kiểu thành_viên1;
    kiểu thành_viên2;
    ...
} biến_union;

Ví dụ

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

union Data {
    int i;
    float f;
} data, data1;

int main() {
    printf("Kích thước union: %zu %zu\n", sizeof(data), sizeof(data1));
    // Kích thước = max(sizeof(int), sizeof(float)) = 4
    
    data.i = 0x41424344; // ASCII 'ABCD'
    printf("data.i = 0x%X\n", data.i);
    printf("data.f = %f (giá trị rác, cùng bit pattern)\n", data.f);
    
    return 0;
}

Kết quả

Kích thước union: 4 4
data.i = 0x41424344
data.f = 123.456... (giá trị rác)

Bảng so sánh

Ứng dụng Union

• Type punning (xem float như int bit)
• Protocol network (header có thể là nhiều loại)
• Embedded systems (tiết kiệm RAM)
• C++17: std::variant - union an toàn kiểu

Ví dụ type punning an toàn (C++20: std::bit_cast)

#include <bit> // C++20
float f = 3.14f;
uint32_t bits = std::bit_cast<uint32_t>(f); // An toàn, không UB