C言語における構造体（struct）と共用体（union）の違いとは？

C言語には、複数のデータをひとまとめに扱うためのユーザー定義型として「構造体（structure）」と「共用体（union）」があります。どちらも異なる型のデータを組み合わせられる点で似ていますが、メモリの扱い方に大きな違いがあります。本記事では、それぞれの特徴と使い方、そして両者の違いについて詳しく解説します。

構造体（Structure）とは

構造体は、異なるデータ型を1つの型にまとめるためのユーザー定義データ型です。int型やfloat型、char型など、さまざまな型のメンバー変数を複数持つことができます。C言語では「struct」というキーワードを使って構造体を定義し、各メンバーにはドット演算子（.）を使ってアクセスします。

構造体では、すべてのメンバーが個別のメモリ領域を持つため、全体のサイズは各メンバーのサイズの合計（アライメント調整を含む）になります。

構造体の基本構文

struct structure_name {
    member definition;
} structure_variables;

• structure_name：構造体につける任意の名前
• member definition：メンバー変数の定義群
• structure_variable：構造体型のオブジェクト（変数）

構造体の使用例

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

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

int main( ) {
    data.i = 28;
    printf("i の値 : %d\n", (data.i));
    printf("data が占有するメモリサイズ : %d\t%d", sizeof(data), sizeof(data1));
    return 0;
}

実行結果

i の値 : 28
data が占有するメモリサイズ : 16 16

この例では、int型とlong int型の2つのメンバーを持つ構造体を定義しています。実行結果からわかるように、各メンバーが独立したメモリ領域を持つため、合計16バイトのメモリが割り当てられています。

共用体（Union）とは

共用体も構造体と同様にユーザー定義データ型ですが、最大の特徴はすべてのメンバーが同じメモリ位置を共有するという点です。そのため、共用体のサイズは最も大きいメンバーのサイズによって決まります。同じメモリ領域を複数のメンバーで使い回したい場合に、共用体が適しています。

共用体は構造体とよく似ており、変数の作成方法も同じです。定義には「union」というキーワードを使用します。ただし、ある時点で実際に値が格納されているのは1つのメンバーだけである点に注意が必要です。

共用体の基本構文

union union_name {
    member definition;
} union_variables;

• union_name：共用体につける任意の名前
• member definition：メンバー変数の定義群
• union_variable：共用体型のオブジェクト（変数）

共用体の使用例

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

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

int main( ) {
    printf("data が占有するメモリサイズ : %d\t%d", sizeof(data), sizeof(data1));
    return 0;
}

実行結果

data が占有するメモリサイズ : 4 4

この例では、int型とfloat型の2つのメンバーを持つ共用体を定義しています。どちらのメンバーも4バイトなので、共用体全体のサイズは最も大きなメンバーである4バイトになります。

構造体と共用体の主な違いまとめ

このように、構造体は複数のデータを同時に保持したい場合に、共用体はメモリを効率的に使いたい場合や、同じデータを異なる型として解釈したい場合に活用すると効果的です。