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主题

3. 数据类型标志 ​

在上一节中，我们通过一个复数存储表示抽象层把 complex_struct 结构体的存储格式和上层的复数运算函数隔开， complex_struct 结构体既可以采用直角座标也可以采用极座标存储。但有时候需要同时支持两种存储格式，比如先前已经采集了一些数据存在计算机中，有些数据是以极座标存储的，有些数据是以直角座标存储的，如果要把这些数据都存到 complex_struct 结构体中怎么办？一种办法是规定 complex_struct 结构体采用直角座标格式，直角座标的数据可以直接存入 complex_struct 结构体，而极座标的数据先转成直角座标再存，但由于浮点数的精度有限，转换总是会损失精度的。这里介绍另一种办法， complex_struct 结构体由一个数据类型标志和两个浮点数组成，如果数据类型标志为 0，那么两个浮点数就表示直角座标，如果数据类型标志为 1，那么两个浮点数就表示极座标。这样，直角座标和极座标的数据都可以适配（Adapt）到 complex_struct 结构体中，无需转换和损失精度：

c
enum coordinate_type { RECTANGULAR, POLAR };
struct complex_struct {
    enum coordinate_type t;
    double a, b;
};

enum 关键字的作用和 struct 关键字类似，把 coordinate_type 这个标识符定义为一个 Tag， struct complex_struct 表示一个结构体类型，而 enum coordinate_type 表示一个枚举（Enumeration）类型。枚举类型的成员是常量，它们的值由编译器自动分配，例如定义了上面的枚举类型之后， RECTANGULAR 就表示常量 0， POLAR 表示常量 1。如果不希望从 0 开始分配，可以这样定义：

c
enum coordinate_type { RECTANGULAR = 1, POLAR };

这样， RECTANGULAR 就表示常量 1，而 POLAR 表示常量 2。枚举常量也是一种整型，其值在编译时确定，因此也可以出现在常量表达式中，可以用于初始化全局变量或者作为 case 分支的判断条件。

有一点需要注意，虽然结构体的成员名和变量名不在同一命名空间中，但枚举的成员名却和变量名在同一命名空间中，所以会出现命名冲突。例如这样是不合法的：

c
int main(void) {
    enum coordinate_type { RECTANGULAR = 1, POLAR };
    int RECTANGULAR;
    printf("%d %d\n", RECTANGULAR, POLAR);
    return 0;
}

complex_struct 结构体的格式变了，就需要修改复数存储表示层的函数，但只要保持函数接口不变就不会影响到上层函数。例如：

c
struct complex_struct make_from_real_img(double x, double y) {
    struct complex_struct z;
    z.t = RECTANGULAR;
    z.a = x;
    z.b = y;
    return z;
}

struct complex_struct make_from_mag_ang(double r, double A) {
    struct complex_struct z;
    z.t = POLAR;
    z.a = r;
    z.b = A;
    return z;
}

习题 ​

  1. 本节只给出了 make_from_real_img 和 make_from_mag_ang 函数的实现，请读者自己实现 real_part 、 img_part 、 magnitude 、 angle 这些函数。

  2. 编译运行下面这段程序：

    c
    #include <stdio.h>

enum coordinate_type { RECTANGULAR = 1, POLAR };

int main(void) {
    int RECTANGULAR;
    printf("%d %d\n", RECTANGULAR, POLAR);
    return 0;
}

    结果是什么？并解释一下为什么是这样的结果。