C 编程/高级数据类型

在章节 变量 中，我们了解了基本数据类型。然而，高级数据类型使我们能够在程序中更灵活地管理数据。

结构体

结构体是数据类型，由其他数据类型的变量组成（可能包括其他结构体）。它们用于将信息片段分组为有意义的单元，并允许某些其他方式无法实现的构造。在结构体中声明的变量称为“成员”。可以使用struct关键字定义结构体。例如

struct mystruct {
    int int_member;
    double double_member;
    char string_member[25];
} struct_var;

struct_var 是 struct mystruct 类型的变量，我们在定义新的 struct mystruct 数据类型的同时声明了它。更常见的是，结构体变量在结构体定义之后声明，使用以下形式

struct mystruct struct_var;

通常的做法是创建一个类型别名，这样我们就不必每次都输入“struct mystruct”。C 允许我们使用typedef语句这样做，该语句为类型指定别名

typedef struct {
    // ...
} Mystruct;

struct 本身是一个不完整的类型（因为第一行没有名称），但它被指定为Mystruct的别名。然后可以使用以下方式

Mystruct struct_var;

可以使用成员访问运算符.（点号）或间接成员访问运算符->（箭头）访问结构体变量的成员，如果结构体变量是指针

struct_var.int_member = 0;
struct_var->int_number = 0; // this statement is equivalent to: (*struct_var).int_number = 0;

（指针将在下一章解释。）结构体不仅可以包含自己的变量，还可以包含指向其他结构体的变量。这允许递归定义，当与指针一起使用时非常强大

struct restaurant_order {
    char description[100];
    double price;
    struct restaurant_order *next_order;
};

这是对 链表 数据结构的实现。每个节点（一个餐厅订单）都指向另一个节点。链表在最后一个节点（在我们的示例中，这是最后一个订单）处终止，该节点的next_order 变量被分配为NULL。

当与typedef一起使用时，递归结构体定义可能很棘手。不能使用其别名定义在结构体类型内部声明结构体变量，因为在typedef语句被评估之前，别名定义并不存在

typedef struct Mystruct {
    // ...
    struct Mystruct *pointer; // Mystruct *pointer; would cause a compile-time error
} Mystruct;

结构体类型的尺寸至少等于所有成员尺寸的总和。但是编译器可以自由地在结构体成员之间插入填充字节，以使成员对齐到某些约束。例如，在许多 32 位体系结构中，包含字符和浮点数的结构体将占用 8 字节。

联合体

联合体的定义类似于结构体。两者之间的区别在于，在结构体中，成员占用内存的不同区域，而在联合体中，成员占用内存的相同区域。因此，例如在以下类型中

union {
    int i;
    double d;
} u;

程序员可以访问u.i或u.d，但不能同时访问两者。由于u.i和u.d占用内存的相同区域，修改其中一个会修改另一个的值，有时会以不可预测的方式进行。这也是联合体在实践中很少见的主要原因。

联合体的尺寸等于其最大成员的尺寸。

枚举类型

枚举类型是表示标签和整数之间关联的人工数据类型。与结构体或联合体不同，它们不是由其他数据类型组成的。示例声明

enum color {
    red,
    orange,
    yellow,
    green,
    cyan,
    blue,
    purple,
} crayon_color;

在上面的示例中，red 等于 0，orange 等于 1，... 等等。可以在整数范围内为标签分配值，但它们必须是字面量。

适用于结构体和联合体的类似声明语法也适用于枚举类型。此外，通常无需关注标签所代表的整数

enum weather weather_outside = rain;

这种特殊的属性使得枚举类型在 switch-case 语句中特别方便

enum weather {
    sunny,
    windy,
    cloudy,
    rain,
} weather_outside;

// ...

switch (weather_outside) {
case sunny:
    wear_sunglasses();
    break;
case windy:
    wear_windbreaker();
    break;
case cloudy:
    get_umbrella();
    break;
case rain:
    get_umbrella();
    wear_raincoat();
    break;
}

枚举类型是在 C 中模拟关联数组的简化方法。