C语言-结构体、联合体、枚举
结构体、联合体、枚举
1.结构体
1.1 结构体基本概念
C语言提供了众多的基本类型，但现实生活中的对象一般都不是单纯的整型、浮点型或字符串，而是这些基本类型的综合体。比如一个学生，典型地应该拥有学号（整型）、姓名（字符串）、分数（浮点型）、性别（枚举）等不同侧面的属性，这些所有的属性都不应该被拆分开来，而是应该组成一个整体，代表一个完整的学生。
在C语言中，可以使用结构体来将多种不同的数据类型组装起来，形成某种现实意义的自定义的变量类型。结构体本质上是一种自定义类型。
结构体的定义：
struct 结构体标签
{
成员1;
成员2;
...
};
- 语法：
- 结构体标签，用来区分各个不同的结构体。
- 成员，是包含在结构体内部的数据，可以是任意的数据类型。
- 示例：
// 定义了一种称为 struct node 的结构体类型
struct node
{
int a;
char b;
double c;
};
int main()
{
// 定义结构体变量
struct node n;
}
1.2结构体初始化
结构体跟普通变量一样，涉及定义、初始化、赋值、取址、传值等等操作，这些操作绝大部分都跟普通变量别无二致，只有少数操作有些特殊性。这其实也是结构体这种组合类型的设计初衷，就是让开发者用起来比较顺手，不跟普通变量产生太多差异。
- 结构体的定义和初始化。
- 由于结构体内部拥有多个不同类型的成员，因此初始化采用与数组类似的列表方式。
- 结构体的初始化有两种方式：①普通初始化；②指定成员初始化。
- 为了能适应结构体类型的升级迭代，一般建议采用指定成员初始化。
- 示例：
// 1，普通初始化
struct node n = {100, 'x', 3.14};
// 2，指定成员初始化
struct node n = {
.a = 100, // 此处，小圆点.被称为成员引用符
.b = 'x',
.c = 3.14
}
- 指定成员初始化的好处：
- 成员初始化的次序可以改变。
- 可以初始化一部分成员。
- 结构体新增了成员之后初始化语句仍然可用。
1.3结构体成员引用
结构体相当于一个集合，内部包含了众多成员，每个成员实际上都是独立的变量，都可以被独立地引用。引用结构体成员非常简单，只需要使用一个成员引用符即可：
结构体.成员
示例：
n.a = 200;
n.b = 'y';
n.c = 2.22;
printf("%d, %c, %lf\n", n.a, n.b, b.c);
1.4结构体指针与数组
跟普通变量别无二致，可以定义指向结构体的指针，也可以定义结构体数组。
- 结构体指针：
struct node n = {100, 'x', 3.14};
struct node *p = &n;
// 以下语句都是等价的
printf("%d\n", n.a);
printf("%d\n", (*p).a);
printf("%d\n", p->a); // 箭头 -> 是结构体指针的成员引用符
- 结构体数组：
struct node s[5];
s[0].a = 300;
s[0].b = 'z';
s[0].c = 3.45;
2.联合体
2.1联合体基本概念
联合体的外在形式跟结构体非常类似，但它们有一个本质的区别：结构体中的各个成员是各自独立的，而联合体中的各个成员却共用同一块内存，因此联合体也称为共用体。
联合体各成员的堆叠效果
联合体内部成员的这种特殊的“堆叠”效果，使得联合体有如下基本特征：
- 整个联合体变量的尺寸，取决于联合体中尺寸最大的成员。
- 给联合体的某个成员赋值，会覆盖其他的成员，使它们失效。
- 联合体各成员之间形成一种“互斥”的逻辑，在某个时刻只有一个成员有效。
联合体的定义：
union 联合体标签
{
成员1;
成员2;
...
};
- 语法：
- 联合体标签，用来区分各个不同的联合体。
- 成员，是包含在联合体内部的数据，可以是任意的数据类型。
// 定义了一种称为 union attr 的联合体类型
union attr
{
int x;
char y;
double z;
};
int main()
{
// 定义联合体变量
union attr n;
}
2.2联合体操作
联合体的操作跟结构体形式上别无二致，但由于联合体特殊的存储特性，不管怎么初始化和赋值，最终都有且仅有一个成员是有效的。
- 初始化：
// 普通初始化：第一个成员有效（即只有100是有效的，其余成员会被覆盖）
union attr at = {100, 'k', 3.14};
// 指定成员初始化：最后一个成员有效（即只有3.14是有效的，其余成员会被覆盖）
union attr at = {
.x = 100,
.y = 'k',
.z = 3.14,
};
- 成员引用：
at.x = 100;
at.y = 'k';
at.z = 3.14; // 只有最后一个赋值的成员有效
printf("%d\n", at.x);
printf("%c\n", at.y);
printf("%lf\n", at.z);
- 联合体指针：
union attr *p = &at;
p->x = 100;
p->y = 'k';
p->z = 3.14; // 只有最后一个赋值的成员有效
printf("%d\n", p->x);
printf("%c\n", p->y);
printf("%lf\n", p->z);
2.3联合体的使用
联合体一般很少单独使用，而经常以结构体的成员形式存在，用来表达某种互斥的属性。
- 示例：
struct node
{
int a;
char b;
double c;
union attr at; // at内有三种互斥的属性，非此即彼
};
int main()
{
struct node n;
n.at.x = 100; // 使用连续的成员引用符来索引结构体中的联合体成员
}
3.枚举
枚举类型的本质是提供一种范围受限的整型，比如用0-6表示七种颜色，用0-3表示四种状态等，但枚举在C语言中并未实现其本来应有的效果，直到C++环境下枚举才拥有原本该有的属性。
- 枚举常量列表
enum是关键字- spectrum是枚举常量列表标签，可以省略。省略的情况下无法定义枚举变量
enum spectrum{red, orange, yellow, green, blue, cyan, purple};
enum {reset, running, sleep, stop};
- 枚举变量
enum spectrum color = orange; // 等价于 color = 1
- 语法要点：
- 枚举常量实质上就是整型，首个枚举常量默认为0。
- 枚举常量在定义时可以赋值，若不赋值，则取其前面的枚举常量的值加1。
- C语言中，枚举等价于整型，支持整型数据的一切操作。
- 使用举例：
switch(color)
{
case red:
// 处理红色...
case orange:
// 处理橙色...
case yellow:
// 处理黄色...
}
- 枚举数据最重要的作用，是使用有意义的单词，来替代无意义的数字，提高程序的可读性。