C 언어의 구조체와 공용체

C 언어에서 구조체(structure)와 공용체(union)는 데이터를 효율적으로 관리하고 처리하기 위한 중요한 도구입니다. 이번 포스팅에서는 구조체와 공용체의 개념, 사용법, 그리고 각각의 장단점에 대해 살펴보고, 실용적인 예제를 통해 이해를 돕겠습니다.

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구조체 (Structure)

구조체는 여러 데이터를 하나의 논리적인 단위로 묶어주는 사용자 정의 데이터 타입입니다. 다양한 타입의 변수들을 하나로 묶어서 처리할 수 있도록 설계되었습니다.

구조체 정의

구조체는 struct 키워드를 사용하여 정의합니다. 구조체 정의의 기본 형식은 다음과 같습니다:

struct 구조체이름 {
    데이터타입 멤버이름;
    ...
};

구조체 예제

#include <stdio.h>

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

int main() {
    struct Person person1 = {"John Doe", 30, 175.5};

    printf("Name: %s\n", person1.name);
    printf("Age: %d\n", person1.age);
    printf("Height: %.1f cm\n", person1.height);

    return 0;
}

위 코드에서 struct Person은 사람의 정보를 저장하는 구조체입니다. 이 구조체는 이름, 나이, 키를 포함합니다.

구조체의 활용

• 배열과 함께 사용: 구조체 배열을 만들어 여러 개의 데이터를 관리할 수 있습니다.
• 포인터와 함께 사용: 구조체 포인터를 사용하면 동적으로 메모리를 할당하거나 데이터를 효율적으로 전달할 수 있습니다.

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

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

int main() {
    struct Person *personPtr = (struct Person *)malloc(sizeof(struct Person));

    if (personPtr == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        return 1;
    }

    // 데이터 입력
    printf("Enter name: ");
    scanf("%s", personPtr->name);
    printf("Enter age: ");
    scanf("%d", &personPtr->age);
    printf("Enter height: ");
    scanf("%f", &personPtr->height);

    // 데이터 출력
    printf("\nName: %s\nAge: %d\nHeight: %.1f cm\n", personPtr->name, personPtr->age, personPtr->height);

    free(personPtr);
    return 0;
}

구조체의 장점

1. 데이터의 논리적 그룹화: 관련 데이터를 하나의 단위로 묶어 관리할 수 있습니다.
2. 확장성: 프로그램의 요구사항에 따라 구조체를 쉽게 확장할 수 있습니다.

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공용체 (Union)

공용체는 구조체와 유사하지만, 멤버들이 같은 메모리 공간을 공유합니다. 따라서 메모리를 효율적으로 사용할 수 있습니다.

공용체 정의

공용체는 union 키워드를 사용하여 정의합니다. 기본 형식은 다음과 같습니다:

union 공용체이름 {
    데이터타입 멤버이름;
    ...
};

공용체 예제

#include <stdio.h>

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

int main() {
    union Data data;

    data.i = 10;
    printf("Data as int: %d\n", data.i);

    data.f = 220.5;
    printf("Data as float: %.1f\n", data.f);

    snprintf(data.str, sizeof(data.str), "Hello");
    printf("Data as string: %s\n", data.str);

    return 0;
}

위 코드에서 union Data는 정수, 실수, 문자열을 저장할 수 있습니다. 하지만 공용체는 멤버가 같은 메모리 공간을 공유하므로 마지막에 저장된 값만 유지됩니다.

공용체의 활용

• 메모리 효율성: 여러 데이터 중 하나만 사용되는 경우 메모리를 절약할 수 있습니다.
• 다양한 데이터 형태 처리: 동일한 데이터에 대해 여러 형태로 접근해야 하는 상황에서 유용합니다.

#include <stdio.h>

union SensorData {
    int intValue;
    float floatValue;
    char strValue[20];
};

void printSensorData(union SensorData data, int type) {
    switch (type) {
        case 1:
            printf("Integer value: %d\n", data.intValue);
            break;
        case 2:
            printf("Float value: %.2f\n", data.floatValue);
            break;
        case 3:
            printf("String value: %s\n", data.strValue);
            break;
        default:
            printf("Unknown type\n");
    }
}

int main() {
    union SensorData data;

    data.intValue = 42;
    printSensorData(data, 1);

    data.floatValue = 3.14;
    printSensorData(data, 2);

    snprintf(data.strValue, sizeof(data.strValue), "Sensor");
    printSensorData(data, 3);

    return 0;
}

공용체의 장점

1. 메모리 절약: 여러 데이터 중 하나만 필요할 때 메모리를 효율적으로 사용할 수 있습니다.
2. 다양한 데이터 타입 지원: 동일한 메모리 공간에 대해 여러 타입으로 접근할 수 있습니다.

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구조체와 공용체의 차이점

특징	구조체	공용체
메모리 사용	각 멤버가 별도의 메모리 공간을 가짐	모든 멤버가 같은 메모리 공간을 공유
사용 목적	멤버의 데이터를 독립적으로 관리	멤버 데이터 중 하나만 사용
메모리 크기	모든 멤버 크기의 합	가장 큰 멤버의 크기

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결론

구조체와 공용체는 C 프로그래밍에서 데이터를 관리하고 처리하는 데 필수적인 도구입니다. 구조체는 데이터를 논리적으로 그룹화하는 데 적합하며, 공용체는 메모리를 효율적으로 사용해야 할 때 유용합니다. 상황에 따라 적절한 도구를 선택하여 프로그램의 효율성을 높이세요.