C 编程/高级数据类型

在章节 变量 中，我们讨论了基本数据类型。然而，高级 数据类型允许我们在程序中更灵活地管理数据。

结构体

结构体是由其他数据类型变量（可能包括其他结构体）组成的。它们用于将信息片段分组为有意义的单元，并允许一些其他方式无法实现的结构。在结构体中声明的变量称为“成员”。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 是一个struct mystruct 类型的变量，我们是在定义新的struct mystruct 数据类型时一起声明的。更常见的是，在定义结构体之后使用以下形式声明结构体变量

struct mystruct struct_var;

通常的做法是创建一个类型别名，这样我们就不必一直输入“struct mystruct”。C 允许我们使用typedef 语句来做到这一点，它为类型创建别名

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法

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;

（指针将在下一章中解释）。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 链表 数据结构的实现。每个节点（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，这将是最后一个订单）处终止，其next_order 变量将被分配给NULL。

当与typedef一起使用时，递归结构定义可能很棘手。无法通过使用其指定定义在自己的类型中声明结构体变量，因为在typedef语句被评估之前，指定定义不存在

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是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 位架构中，包含一个字符和一个浮点数的结构体将占用 8 个字节。

联合体

联合体的定义类似于结构体的定义。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，在以下类型中，例如

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，有时以不可预测的方式。这也是联合体在实践中很少见的主要原因。

联合体的尺寸是其最大成员的尺寸。

枚举

枚举是人工数据类型，表示标签和整数之间的关联。与结构体或联合体不同，它们不包含其他数据类型。一个示例声明

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。此外，通常不需要关心标签所代表的整数

enum weather weather_outside = rain;

这种特殊的特性使得枚举在 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;
}

枚举是模拟 C 中关联数组的简化方式。