6月 30 2019
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要开始使用稍微复杂一点的数据结构了，就是结构与联合，当然还会附带枚举。在开始之前，还要再回顾一下make的使用。

make的简单使用

make的使用其实就是按照依赖关系编译，依次将所需的文件，依赖关系，执行的指令放在一个文件中，通过make执行就可以了。

现在使用Clion IDE，无需自己管理make文件，但还是要掌握一下。

头文件存放函数声明，然后在需要使用函数（还有宏)的文件和提供这些函数的文件里都包含头文件就可以了。

Clion中，可以在创建一个C source file的同时指定创建对应的h文件，之后就可以看到头文件，而且自动生成了避免重复导入的内容。比如创建一个encrypt.c和encrypt.h：

#include "encrypt.h"

void encrypt(char * message){
    while(*message){
        *message = *message ^ 31;
        message++;
    }
}

#ifndef C_ENCRYPT_H
#define C_ENCRYPT_H

#endif //C_ENCRYPT_H

void encrypt(char * message);

然后可以在主程序里调用，这其实是一个把字符数组替换成加密后的内容的函数：

#include <stdio.h>
#include "chapter04/encrypt.h"


int main(int argc, char *argv[]) {

    char msg[80];

    while (fgets(msg, 80, stdin)) {
        encrypt(msg);
        printf("%s\n", msg);
    }

}

使用make

其实很简单，在通常使用GCC的时候，是一次性从源代码编译完成。现在要加上一个步骤，也就是生成中间代码.o文件，即gcc -c *.c。

然后再使用gcc - o *.0 launch编译成可执行文件。

编译的顺序是：

  1. 使用.c和.h生成.o文件
  2. 使用.o文件生成可执行文件

只要将生成的依赖顺序定义好在一个叫做makefile的文件中就可以了，clion可以自动生成makefile文件。

launch.o: launch.c launch.h thruster.h
    gcc -c launch.c
thruster.o: thruster.h thruster.c
    gcc -c thruster.c
launch: launch.o thruster.o
    gcc launch.o thruster.o -o launch

每一行的目标文件之后是所需要的文件，然后是执行的指令，注意第二行必须要以一个制表符tab缩进。

补充一下，结构作为一种类型，也是可以定义在头文件，然后由导入的文件进行使用的，和函数很类似。宏也是可以的，在之前使用stdio.h中的FILE宏的时候应该有所感觉了。

结构

上一次学结构的时候基本上是稀里糊涂，因为对于自定义类型还不是理解的很透彻。现在就OK多了，看起来也更加理解了。

结构就是将一部分数据打包在一起，也是很多复杂的数据结构的基础。

struct也是一种数据类型，定义的方式就是采用类型的关键字，外加需要给这种类型取一个具体名字，这个名字加上struct，构成完整的类型名称：

struct fish {
    const char *name;
    const char *species;
    int teeth;
    int age;
};

这里一定要理解，struct fish一起构成新的类型名称，相当于一个类。而创建具体的struct结构的时候，要用这个完整的类型名加上具体类型名，就像new一个对象一样：

struct fish snappy = {
        "Snappy",
        "Piranha",
        69,
        4
};

蓝色的就是具体的一个结构的名称。

知道了这个就理解容易多了，其实就是取名有点绕而已。还可以用typedef一次性将struct fish起一个别名，这样使用起来就更像类了：

typedef struct fish {
    const char *name;
    const char *species;
    int teeth;
    int age;
} afish;

int main(int argc, char *argv[]); {

    afish snappy = {
            "Snappy",
            "Piranha",
            69,
            4
    };

    printf("%s\n", snappy.name);
    printf("%s\n", snappy.species);
    printf("%d\n", snappy.teeth);
    printf("%d\n", snappy.age);
}

访问其中的属性用.，如果结构中再有结构，就连续用.，确实很像对象。

如果拥有一个指向结构的指针s，而不是结构名，则可以用(*s).age来访问属性，但还有一种简写更常用就是s->age：

void grown(afish * fish){
    fish->age++;
}

int main(int argc, char *argv[]){

    afish snappy = {
            "Snappy",
            "Piranha",
            69,
            4
    };

    printf("%s\n", snappy.name);
    printf("%s\n", snappy.species);
    printf("%d\n", snappy.teeth);
    printf("%d\n", snappy.age);

    grown(&snappy);

    printf("%d\n",snappy.age);

}

C语言的语法其实也真的很灵活。要注意的是，一般最好还是不要直接使用typedef匿名的结构，看上去会有些奇怪。

struct是很多数据结构的节点，一定要掌握使用方法。

联合

联合简单的说，就是同一个东西可以存多种属性，然后同时只能有一个存在，但大家共用一个内存，只是因为数据类型不同，取出时候的解释也不同。

C语言并没有限制存一个然后取另外一个数据类型。所以单独使用联合容易出问题。

联合通常是作为struct的一部分存在，而且不是仅仅依赖联合，通常另外设置一个枚举字段，在取值的时候通过检测枚举字段，来决定从联合中按照何种数据类型来取值。

比如我们有一个时间struct，其中有一个联合打算存放年和月两种类型的数据，年因为是可能是几万年，所以采用long类型，而月只有1-12，用二进制一个字节就放的下，可以采用char类型。

很显然，如果存的是年，而按照月取出来，可能就会有问题。所以另外加一个枚举字段，标示当前的这个数据类型是年还是月。各个数据类型定义如下：

enum datetype {YEAR, MONTH};

union date {
    char month;
    long year;
};

struct time {
    union date adate;
    enum datetype enumdatetype;
};

实际使用如下：

int main(int argc, char *argv[]){
    struct time time1 = {12,MONTH};
    struct time time2;
    time2.adate.year = 2019;

    //错误的用法，随心所欲取联合中的数据
    //由于long比char长，time1显示正确
    printf("time1的年份是：%ld\n", time1.adate.year);
    //由于存入long，按照char读取，显示了错误的结果为-29
    printf("time2的月份是：%d\n", time2.adate.month);



    //正确的用法，先检测枚举类型，再根据结果取数据
    if (time1.enumdatetype == MONTH) {
        printf("time1的月份是：%d\n", time1.adate.month);
    } else {
        printf("time1的年份是：%ld\n", time1.adate.year);
    }

    if (time2.enumdatetype == YEAR) {
        printf("time2的年份是：%ld\n", time2.adate.year);
    } else {
        printf("time2的月份是：%d\n", time2.adate.month);
    }

}

位字段

有的时候可能存放的内容其实一个字节都不用，可能几位数就可以表示。比如我们有一个测验成绩对象，其中有实际成绩0-50分，成绩的档位A-E，以及是否及格三个字段。

通常情况下，可能我们会用一个布尔值存放是否及格，用char类型来存放实际分数和成绩的档位。然而实际上我们知道，是否及格只需要一个二进制位0或者1就可以存放。而成绩的档位A-E共有5档，可以用0-4来表示。用三位二进制就可以存的下。而成绩最高到50，用六位二进制就可以存放的下。结构中可以在变量的末尾指定二进制位数：

struct result {
    unsigned int passed:1;
    unsigned int score:6;
    unsigned int grade:3;
};

使用位字段的时候要注意，所有的数据类型必须都是unsigned int类型，然后在末尾用冒号加上位数来指定具体的二进制位。

这样的结构相比原来一个布尔和两个char类型的数据，至少要节省一个字节的空间。来看看实际使用：

struct result {
    unsigned int passed:1;
    unsigned int score:6;
    unsigned int grade:3;
};

void pri(struct result myresult){
    printf("%d\n", myresult.passed);
    printf("%d\n", myresult.score);
    printf("%d\n", myresult.grade);
    printf("-----------------------------\n");
}

int main(int argc, char *argv[]){
    struct result result1 = {1,32,2};
    struct result result2 = {3,70,7};
    struct result result3 = {1,53,3};

    pri(result1);
    pri(result2);
    pri(result3);

}

这个的输出结果如下：

1
32
2
-----------------------------
1
6
7
-----------------------------
1
53
3
-----------------------------

result1的三个属性的值都在对应范围内，所以正常显示。

result2就有些问题了，首先是第一个布尔值，由于3的二进制是11，所以就存了最低位的1进去。然后是70，二进制是1000110，超过了6位二进制数的范围，所以取了后边六位000110，变成了十进制的6。最后一个属性是7，虽然超过了0-4的取值范围，然而依然是三位二进制，所以打印出来是7。

result3的成绩和result2的档位的问题类似，数据超出了实际范围，但位数相同，所以打印了出来。

其实这些编译器都有警告。C语言还是很灵活的，就算规定了位数，也要小心存入了错误的数值。

2019年上半年的最后一天要过去了。6月份完成入门之后休息了几天拿完了血污：夜之仪式的全成就，然后顺利开工C语言。到今天把结构联合枚举复习完，下半年开始又可以搞回链表和其他数据结构了，搞底层了。加油吧。

发表于C/C++ 软件开发与应用

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