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# 第一章：枚举（⭐）
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## 1.1 回顾 C 语言中的变量
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* C 语言中的变量，按照`数据类型`划分，如下所示：
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> [!NOTE]
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> `构造类型`也会被人称为`自定义数据类型`！！！
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* C 语言中的变量，按照`声明位置`划分，如下所示：
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* C 语言中的变量，按照`存储方式`分类，如下所示：
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## 1.2 什么是枚举？
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* 在实际生活中，我们经常会遇到一些数据的值是有限的，如：
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* `星期`：Monday (星期一)、......、Sunday (星期天)。
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- `性别`：Man (男)、Woman (女)。
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- `季节`：Spring (春节)......Winter (冬天)。
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- `支付方式`：Cash（现金）、WeChatPay（微信）、Alipay (支付宝)、BankCard (银 行卡)、CreditCard (信用卡)。
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- `就职状态`：Busy、Free、Vocation、Dimission。
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- `订单状态`：Nonpayment（未付款）、Paid（已付款）、Delivered（已发货）、 Return（退货）、Checked（已确认）Fulfilled（已配货）。
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- ...
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* 类似上述的场景，我们就可以使用 C 语言提供的一种`构造类型` --- `枚举`（Enumeration） ，其用于`定义`一组相关的`整型常量`。它提供了一种更具可读性和可维护性的方式来定义`常量集合`。
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## 1.3 定义枚举
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* 语法：
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```c
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enum 枚举类型 {
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枚举元素1, // 枚举常量1
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枚举元素2, // 枚举常量2
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...
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}
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```
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> [!NOTE]
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>
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> `枚举元素`也称为`枚举成员`或`枚举常量`，具有如下的特点：
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>
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> * ① 枚举元素的值必须在同一枚举中是唯一的。
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> * ② 枚举元素的值必须是整数类型，通常是 int 。
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> * ③ 如果没有为枚举元素指定值，编译器会自动为它们进行分配，从 0 开始，自动递增。
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> * ④ 定义枚举的时候，也可以为枚举元素自定义值，但是需要保证唯一性和整数类型。
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> [!IMPORTANT]
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>
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> CLion 中`选中枚举元素`并使用快捷键 `Ctrl + Q`，或将`鼠标`悬浮在`枚举元素`上，就会自动显示枚举元素对应的值，如下所示：
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>
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> 
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* 示例：每个枚举常量的值默认为从 0 开始递增的整数
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```c
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#include <stdio.h>
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/**
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* 定义枚举
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*/
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enum Color {
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RED, // 0
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GREEN, // 1
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BLUE // 2
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};
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int main() {
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// 禁用 stdout 缓冲区
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setbuf(stdout, nullptr);
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return 0;
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}
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```
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* 示例：定义带有显式值的枚举，如果给定一个常量的值，后续的常量会依次递增
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```c
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#include <stdio.h>
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||
/**
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||
* 定义枚举
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||
*/
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enum Color {
|
||
RED = 1,
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||
GREEN, // 2
|
||
BLUE // 3
|
||
};
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int main() {
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||
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||
// 禁用 stdout 缓冲区
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||
setbuf(stdout, nullptr);
|
||
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enum Color color = GREEN;
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printf("color = %d\n", color);
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return 0;
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||
}
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```
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## 1.4 枚举变量
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### 1.4.1 概述
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* 定义变量时所指定的类型是我们自定义的枚举类型，那么该变量就称为枚举变量。
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### 1.4.2 定义枚举变量
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* 可以使用定义好的枚举类型来声明枚举变量。
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* 语法：
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```c
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enum 枚举名 变量名;
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```
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* 示例：
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```c
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#include <stdio.h>
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||
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/**
|
||
* 定义枚举
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||
*/
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enum Color {
|
||
RED = 1,
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||
GREEN,
|
||
BLUE
|
||
};
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int main() {
|
||
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// 禁用 stdout 缓冲区
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||
setbuf(stdout, nullptr);
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// 定义枚举变量
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enum Color color ; // [!code highlight]
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return 0;
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}
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```
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### 1.4.2 给枚举变量赋值
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* 枚举变量的值应该是枚举类型中的任意一个枚举元素（没有常量），不能是其他的值。
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* 语法：
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```c
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枚举变量 = 枚举常量;
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```
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* 示例：
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```c
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#include <stdio.h>
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||
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||
/**
|
||
* 定义枚举
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||
*/
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enum Color {
|
||
RED = 1,
|
||
GREEN,
|
||
BLUE
|
||
};
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int main() {
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||
|
||
// 禁用 stdout 缓冲区
|
||
setbuf(stdout, nullptr);
|
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||
// 给枚举变量赋值
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||
enum Color color = BLUE; // [!code highlight]
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||
printf("color = %d\n", color);
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return 0;
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||
}
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```
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## 1.5 枚举的本质到底是什么？
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* 尽管枚举的定义语法看起来像一种新类型，但它的底层实际上是一个整型（通常是 `int` 类型）。C 语言并不强制要求枚举使用特定的整型类型，但编译器通常会选择使用 `int` 来表示枚举。
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* 在 C 语言中，枚举类型和整数类型是兼容的。你可以在需要整数的地方使用枚举值，也可以将枚举值赋给整型变量。这是因为枚举成员在编译时就被替换为其对应的整数值。
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* 示例：
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```c
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#include <stdio.h>
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||
/**
|
||
* 定义枚举
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||
*/
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enum Color {
|
||
RED = 1,
|
||
GREEN, // 2
|
||
BLUE // 3
|
||
};
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||
int main() {
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||
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||
// 禁用 stdout 缓冲区
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||
setbuf(stdout, nullptr);
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enum Color color = 0;
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||
printf("sizeof(color) = %zu \n", sizeof(color)); // sizeof(color) = 4
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||
printf("sizeof(RED) = %zu \n", sizeof(RED)); // sizeof(RED) = 4
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||
printf("sizeof(GREEN) = %zu \n", sizeof(GREEN)); // sizeof(GREEN) = 4
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||
printf("sizeof(BLUE) = %zu \n", sizeof(GREEN)); // sizeof(BLUE) = 4
|
||
printf("sizeof(int) = %zu \n", sizeof(int)); // sizeof(int) = 4
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return 0;
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||
}
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```
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## 1.6 应用示例
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* 如果枚举常量的值是连续的，我们可以使用循环遍历；如果枚举常量的值不是连续的，则无法遍历。
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* 示例：
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```c
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#include <stdio.h>
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||
// 定义枚举类型
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||
enum Weekday {
|
||
MONDAY = 1,
|
||
TUESDAY,
|
||
WEDNESDAY,
|
||
THURSDAY,
|
||
FRIDAY,
|
||
SATURDAY,
|
||
SUNDAY
|
||
};
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||
int main() {
|
||
|
||
// 定义枚举变量
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||
enum Weekday day;
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||
// 使用循环遍历出所有的枚举常量
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for (day = MONDAY; day <= SUNDAY; day++) {
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||
printf("%d \n", day);
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||
}
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return 0;
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||
}
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```
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## 1.7 应用示例
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* 枚举变量通常用于控制语句中，如：switch 语句。
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* 示例：
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```c
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#include <stdio.h>
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||
|
||
/**
|
||
* 定义枚举
|
||
*/
|
||
enum Color {
|
||
RED = 1,
|
||
GREEN, // 2
|
||
BLUE // 3
|
||
};
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int main() {
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||
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// 禁用 stdout 缓冲区
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||
setbuf(stdout, nullptr);
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enum Color color;
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printf("请输入颜色(1-3)：");
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scanf("%d", &color);
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switch (color) {
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case RED:
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||
printf("红色\n");
|
||
break;
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||
case GREEN:
|
||
printf("绿色\n");
|
||
break;
|
||
case BLUE:
|
||
printf("蓝色\n");
|
||
break;
|
||
default:
|
||
printf("输入错误\n");
|
||
break;
|
||
}
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||
return 0;
|
||
}
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```
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# 第二章：结构体（⭐）
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在C语言、C++等编程语言中，结构体（`struct`）是一种用户自定义的数据类型，可以包含不同类型的数据字段。结构体的目的是将多个不同类型的数据组合在一起形成一个整体。结构体中可以包含以下数据类型：
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1. **基本数据类型**：
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- 整型 (`int`, `short`, `long`, `unsigned int`, `unsigned long` 等)
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- 浮点型 (`float`, `double`)
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- 字符型 (`char`)
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- 布尔类型 (`bool`，通常在C++中使用)
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2. **指针类型**：
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- 指向特定数据类型的指针（如 `int*`, `char*` 等）
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- 函数指针（如 `int (*funcPtr)(int, int)`）
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3. **数组类型**：
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- 定长数组（如 `int arr[10]`, `char str[50]`）
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- 字符串数组（C语言中的字符数组用于存储字符串）
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4. **枚举类型**：
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- 枚举类型（如 `enum day {SUN, MON, TUE}`）
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5. **结构体类型**：
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- 可以包含其他结构体作为成员（称为嵌套结构体）
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- 结构体指针
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6. **联合体类型（union）**：
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- 可以包含联合体（`union`），用于多个成员共享同一块内存。
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7. **位域（Bit fields）**：
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- 在C语言中，结构体中可以使用位域来精确控制字段占用的比特位。
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示例代码：
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```c
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#include <stdio.h>
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// 定义结构体
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struct Person {
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char name[50]; // 字符数组
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int age; // 整型
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float height; // 浮点型
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struct Address { // 嵌套结构体
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char city[50];
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int zipCode;
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} address;
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};
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int main() {
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// 创建结构体变量
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struct Person person1 = {"Alice", 30, 5.6, {"New York", 10001}};
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// 访问结构体成员
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printf("Name: %s\n", person1.name);
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printf("Age: %d\n", person1.age);
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printf("Height: %.1f\n", person1.height);
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||
printf("City: %s\n", person1.address.city);
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||
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||
return 0;
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||
}
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```
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结构体是灵活且强大的工具，允许我们将各种类型的数据组合在一起，便于代码管理与逻辑抽象。
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结构体不能直接包含自己作为成员，这是因为这样会导致**无限递归定义**，结构体的大小无法确定，编译器无法正确分配内存。
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### 原因详解：
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1. **内存分配问题**：
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假设你定义一个结构体`struct A`，其中包含一个类型为`struct A`的成员：
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```c
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struct A {
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int data;
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||
struct A self; // 错误，结构体不能包含自己
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||
};
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```
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||
编译器会试图计算结构体`A`的大小，但是因为`A`中包含另一个`A`，这个`A`中又包含另一个`A`，这种嵌套会无限递归下去。编译器无法确定最终的大小，因为这个定义永远不会结束。
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||
2. **逻辑上的循环**：
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如果结构体包含自己，这意味着每个结构体实例会包含另一个结构体实例，后者又包含另一个结构体实例，导致逻辑上的循环引用。这是不可能实现的，因为系统的内存和逻辑不能支持这种无穷递归。
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### 可行的解决方案：
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虽然不能直接包含自己，但是可以通过**指针**来引用自身。指针有固定的大小（通常是4字节或8字节，取决于系统架构），因此不会造成上述的无限递归问题。
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### 示例：通过指针包含自身
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```c
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#include <stdio.h>
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// 定义结构体
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||
struct Node {
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int data;
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||
struct Node* next; // 使用指针引用自己
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||
};
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||
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||
int main() {
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||
// 创建结构体节点
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struct Node node1;
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||
struct Node node2;
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// 初始化数据
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node1.data = 1;
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node2.data = 2;
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// 链接节点
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node1.next = &node2;
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node2.next = NULL; // 最后一个节点的 next 指针为 NULL
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||
// 访问节点
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printf("Node 1 data: %d\n", node1.data);
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||
printf("Node 2 data: %d\n", node1.next->data);
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||
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
在这个例子中，`struct Node`中包含了一个指向同类型结构体的指针`next`，这样可以形成链表等数据结构。通过使用指针，避免了无限递归定义，并且能达到引用自身的目的。
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||
### 总结：
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- 结构体不能直接包含自身作为成员，因为会导致编译器无法确定结构体的大小，产生无限递归。
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||
- 可以通过使用指针来实现结构体引用自身的需求。 |