C语言中的自定义类型之结构体与枚举和联合详解

什么是自定义类型

C语言中的自定义类型是开发人员按照自己的需求所定义的类型。通过自定义数据类型，可以使数据类型的使用更为规范，提高程序的可读性和可维护性。

C语言中常见的自定义类型包括结构体、枚举和联合。

结构体

结构体是一种用户自定义的数据类型，它允许我们将不同类型的变量组合在一起，形成一个新的数据类型。结构体中的变量称为“成员”。

结构体的定义方式如下：

struct 结构体名 {
    类型1 成员名1;
    类型2 成员名2;
    ...
};

例如，我们定义了一个表示人的结构体：

struct Person {
    char name[20];
    int age;
    char gender;
};

在这个结构体中，我们定义了三个成员：姓名name、年龄age和性别gender。

我们可以通过如下方式定义并初始化一个Person类型的变量p：

struct Person p = {"小明", 18, 'M'};

我们也可以通过以下方式访问结构体中的的成员：

printf("姓名：%s\n", p.name);
printf("年龄：%d\n", p.age);
printf("性别：%c\n", p.gender);

枚举

枚举是一种用户自定义的数据类型，它能够将变量的取值限制在一个有限的范围内。枚举常用于状态码等场景。

枚举的定义方式如下：

enum 枚举名 {
    枚举元素1,
    枚举元素2,
    ...
};

例如，我们定义了一个表示月份的枚举：

enum Month {
    January = 1,
    February,
    March,
    April,
    May,
    June,
    July,
    August,
    September,
    October,
    November,
    December
};

在这个枚举中，我们定义了12个元素，分别表示从1月到12月的月份。

我们可以通过以下方式定义一个Month类型的变量m：

enum Month m = January;

我们也可以通过以下方式访问枚举中的元素：

printf("当前月份为：%d\n", m);

输出结果为：当前月份为：1。

联合

联合是一种用户自定义的数据类型，它允许我们在一个数据块中存储不同的数据类型。联合中所有成员共享同一块内存，但只能同时存放其中的一个成员。

联合的定义方式如下：

union 联合名 {
    类型1 成员名1;
    类型2 成员名2;
    ...
};

例如，我们定义了一个联合，用于存储整型和浮点型数据：

union MyUnion {
    int i;
    float f;
};

在这个联合中，我们定义了两个成员：整型成员i和浮点型成员f。

我们可以通过以下方式定义一个MyUnion类型的变量u：

union MyUnion u;
u.i = 10;
printf("整型成员的值为：%d，浮点型成员的值为：%f\n", u.i, u.f);
u.f = 3.14;
printf("整型成员的值为：%d，浮点型成员的值为：%f\n", u.i, u.f);

执行上面的代码，输出结果为：

整型成员的值为：10，浮点型成员的值为：10.000000
整型成员的值为：1078523331，浮点型成员的值为：3.140000

我们可以看到，联合中的不同成员可以共用同一块内存，但只有其中一种类型是有意义的，其他类型的值都是未定义的。

示例

结构体示例

我们可以通过结构体来定义复杂数据类型。例如，我们定义一个学生的数据类型：

struct Student {
    char name[20];
    int age;
    char gender;
    float score;
};

我们可以通过以下方式定义一个Student类型的变量s，并访问其中的成员：

struct Student s = {"小红", 20, 'F', 90.5};
printf("姓名：%s，年龄：%d，性别：%c，分数：%f\n", s.name, s.age, s.gender, s.score);

输出结果为：姓名：小红，年龄：20，性别：F，分数：90.5。

枚举示例

枚举常用于状态码等场景。例如，我们定义一个表示http状态码的枚举：

enum HttpStatusCode {
    OK = 200,
    BadRequest = 400,
    NotFound = 404,
    InternalServerError = 500
};

我们可以通过以下方式定义一个HttpStatusCode类型的变量code，并访问其中的值：

enum HttpStatusCode code = OK;
printf("Http状态码：%d\n", code);

输出结果为：Http状态码：200。

联合示例

联合可以用于存储不同类型的数据。例如，我们定义一个联合，用于存储颜色的RGB值：

union RGB {
    int value;
    struct {
        unsigned char r;
        unsigned char g;
        unsigned char b;
    } color;
};

在这个联合中，我们定义了一个整型成员value和一个结构体成员color，其中color成员包含三个无符号字符类型的成员r、g、b，分别表示红、绿、蓝三个通道的亮度。

我们可以通过以下方式设置RGB联合的值，并访问其中的成员：

union RGB rgb;
rgb.color.r = 255;
rgb.color.g = 0;
rgb.color.b = 0;
printf("RGB值为：%d\n", rgb.value);

执行上面的代码，输出结果为：RGB值为：16711680。

总结

通过本文，我们介绍了C语言中的自定义类型：结构体、枚举和联合。结构体可以用于定义复杂的数据类型，枚举常用于状态码等场景，联合可以用于存储不同类型的数据。这些自定义类型在C语言的开发中有着广泛的应用。