一个C语言的基本结构,c语言定义一个学生结构体
大多数计算机操作模拟真实世界。如果要用计算机模拟现实世界，就需要使用数据抽象的方法。抽象是指提取人、事、物、概念所关注的共同特征，忽略非本质的细节，用各种概念准确描述这些特征，使这些概念构成某种描述现实世界的模型。
以数学中的复数为例，通过结构解释数据类型的组合和抽象。至于流程抽象，我们见过的最简单的形式就是用函数名封装一组语句，作为一个整体使用。
现在我们用C语言来表示一个复数。如果复数是由直角坐标系中的实部和虚部组成，如果复数是由极坐标中的模和自变量组成，那么这两个坐标系是可以相互转换的。如下图所示
例如，如果用实部和虚部来表示一个复数，我们可以采用由两个double类型组成的结构：
struct complex_struct { doublex，y；};
这定义了标识符complex_struct。既然是标识符，那么它的命名规则和变量是一样的，但是它代表的不是变量，而是类型，struct complex_struct {double x，y；}整体可以看作是一个类型名，就像int或者double一样，只不过是复合类型。如果这个类型名用于定义变量，可以这样写：
struct complex_struct { doublex，y；} z1，z2；
这样，z1和z2是两个变量名，后面是一个变量定义；不。必须注意的是，结构的定义很少；这是初学者常犯的错误。不管是上面两种形式中的哪一种定义了标识符complex_struct，以后都可以直接用struct complex_struct代替类型名。例如，另外两个复变量可以定义如下：
struct complex_struct z3，Z4；
结构变量也可以在定义时初始化，例如：
struct complex_struct z={ 3.0，4.0 }；
复数加法的算法是实部和实部相加，虚部和虚部相加。复杂加法运算的功能代码如下：
struct complex _ struct add _ complex(struct complex _ struct Z1，struct complex _ struct z2){ Z1 . x=Z1 . x z2 . x；Z1 . y=Z1 . y z2 . y；returnz1}
此外，我们还提供了一个函数来构造复杂变量：
struct complex _ struct make(double x，double y){ struct complex _ struct z；z.x=xz.y=yreturnz}
现在让我们实现一个完整的复数运算程序。在上一节中，我们已经定义了复数的结构。现在我们需要围绕它定义一些函数。复数可以用直角坐标表示，也可以用极坐标表示。在直角坐标中加减，在极坐标中乘除更方便。如果我们定义的复杂结构是在直角坐标下，那么就要提供极坐标的转换函数，以便需要时可以方便地取其模数和振幅：
struct complex_struct { doublex，y；};double real _ part(struct complex _ struct z){ returnz . x；} double img _ part(struct complex _ struct z){ returnz . y；} double magnitude(struct complex _ struct z){ return sqrt(z . x * z . x z . y * z . y)；} double angle(struct complex _ struct z){ double pi=acos(-1.0)；if(z . x 0)return tan(z . y/z . x)；否则return tan(z . y/z . x)PI；}
此外，我们还提供了一个函数，可以提供极坐标来构造复变量，并在函数中自动进行相应的转换然后返回构造的复变量：
struct complex _ struct make _ from _ mag _ ang(double r，double A){ struct complex _ struct z；z . x=r * cos(A)；z . y=r * sin(A)；returnz}
在此基础上，可以实现复数的加、减、乘、除：
struct complex _ struct add _ complex(struct complex _ struct Z1，struct complex _ struct z2){ returnmake _ from _ real _ img(real _ part(Z1)real _ part(z2)，img _ part(Z1)img _ part(z2))；} struct complex _ struct sub _ complex(struct complex _ struct Z1，struct complex _ struct z2){ return make _ from _ real _ img(real _ part(Z1)-real _ part(z2)，img _ part(Z1)-img _ part(z2))；} struct complex _ struct mul _ complex(struct complex _ struct Z1，struct complex _ struct z2){ returnmake _ from _ mag _ ang(magnitude(Z1)* magnitude(z2)，angle(Z1)angle(z2))；} struct complex _ struct div _ complex(struct complex _ struct Z1，struct complex _ struct z2){ return make _ from _ mag _ ang(magnitude(Z1)/magnitude(z2)，angle(Z1)-angle(z2))；}
可以看出，复数加减乘除运算的实现并不是直接访问结构complex_struct的成员X和Y，而是将其作为一个整体来对待，通过调用相关函数来获取其直角坐标和极坐标。这样，替换结构complex_struct的存储表示就非常方便了，比如用极坐标代替：
struct complex_struct { doubler，A；};double real _ part(struct complex _ struct z){ returnz . r * cos(z . A)；} double img _ part(struct complex _ struct z){ returnz . r * sin(z . A)；} double magnitude(struct complex _ struct z){ returnz . r；} double angle(struct complex _ struct z){ returnz。a；} struct complex _ struct make _ from _ real _ img(double x，double y){ struct complex _ struct z；double pi=acos(-1.0)；z . r=sqrt(x * x y * y)；if(x ^ 0)z . A=atan(y/x)；else z . A=atan(y/x)PI；returnz} struct complex _ struct make _ from _ mag _ ang(double r，double A){ struct complex _ struct z；z.r=rz . A=Areturnz}
虽然改变了结构complex_struct的存储表示，但是add_complex、sub_complex、mul_complex、div_complex等复杂运算的函数仍然可以使用，不需要做任何改变。原因是这些函数只是把结构complex_struct作为一个整体使用，而不直接访问它的成员，所以不依赖于它有哪些成员。下面就用下图详细分析一下吧。
这里要介绍的编程思想叫做抽象。其实“抽象”这个概念并没有那么抽象。简单来说就是“提取公因子”:ab ac=a(b c)。如果改变A，ab和ac都需要改变，但如果写成a(b c)的形式，只需要改变其中一个因子。
在我们的复数运算程序中，复数可能用直角坐标表示，也可能用极坐标表示。我们提取这个可变因子组成复数存储表示层：real_part，img_part，magnitude，angle，make_from_real_img，make_from_mag_ang。这一层看到的是数据是结构的两个成员X和Y，或者R和a，如果你改变了结构的实现，你就得改变这一层的函数的实现，但是函数接口不变，所以调用这一层的函数接口的复杂操作层也不需要改变。复数运算层看到的数据只是一个“复数”的抽象概念。知道它有直角坐标和极坐标，就可以调用复数存储表示层的函数来获取这些坐标。再往上看，其他使用复数运算的程序，把数据看成是更抽象的“复数”概念，只知道它是一个数，可以像整数和小数一样加减乘除，即使它有直角坐标和极坐标。
这里把复数存储表示层和复数运算层称为抽象层。自下而上，“复数”的数据越来越抽象。将所有这些层组合在一起就是一个完整的系统。组合使系统任意复杂，而抽象使系统的复杂性可控，任何变化都限制在某一层而不影响整个系统。
我们通过一个复杂存储表示抽象层将complex_struct结构的存储格式与上层的复杂操作函数分离开来。complex_struct结构可以存储在直角坐标或极坐标中。但有时需要同时支持两种存储格式。比如之前已经采集了一些数据并存储在计算机中，有些数据存储在极坐标中，有些数据存储在直角坐标中。如果想把这些数据都存储在complex_struct结构中，该怎么做？一种方式是complex_struct结构采用直角坐标格式，直角坐标的数据可以直接存储在complex_struct结构中，极坐标的数据先用make_from_mag_ang函数转换成直角坐标再存储，但是转换总会损失精度。这里还有一个方法。complex_struct结构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，则两个浮点数代表直角坐标；如果数据类型标志为1，则两个浮点数表示极坐标。以这种方式，直角坐标和极坐标的数据可以适应到complex_struct结构中，而没有转换和精度损失：
enum coordinate _ type { RECTANGULAR，POLAR }；struct complex _ struct { enum coordinate _ type t；doublea，b；};
enum关键字的作用类似于struct关键字的作用。标识符coordinate_type被定义为一个类型，只是struct complex_struct指示一个结构类型，而enum coordinate_type指示一个枚举类型。枚举的成员是常数，它们的值由编译器自动赋值。比如上面的枚举类型定义后，矩形表示常数0，极坐标表示常数1。如果不想从0开始分配，可以这样定义：
enum coordinate _ type { rectangle=1，POLAR }；
这样，RECTANGULAR表示常数1，POLAR表示常数2，这些常数的类型为int。需要注意的是，结构的成员名和变量名不在同一个命名空间，但是枚举的成员名和变量名在同一个命名空间，所以会有命名冲突。例如，这是非法的：
int main(void){ enum coordinate _ type { rectangle=1，POLAR }；不规则的；printf(%d%d\n ，矩形，极坐标)；return0}
当complex_struct结构的格式发生变化时，需要修改复杂存储表示层的函数，但只要函数接口不变，就不会影响上层的函数。例如：
struct complex _ struct make _ from _ real _ img(double x，double y){ struct complex _ struct z；z.t=矩形；z . a=x；z . b=y；returnz} struct complex _ struct make _ from _ mag _ ang(双r，双A)
{
struct complex _ struct z；
z.t=极坐标；
z . a=r；
z . b=A；
returnz
}
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