到目前为止我们使用的大多数数据类型都具有单一的值，例如整数、字符、布尔值、浮点数，这些可称为基本数据类型（Primitive Type）。但字符串是一个例外，它由很多字符组成，像这种由基本类型组成的数据类型称为复合数据类型（Compound Type），正如表达式和语句有组合规则一样，由基本类型组成复合类型也有一些组合规则，例如本章要讲的结构体，以及第 8 章 数组要讲的数组和字符串。复合数据类型一方面可以从整体上当作一个数据使用，另一方面也可以分别访问它的各组成单元，复合数据类型的这种两面性提供了一种数据抽象（Data Abstraction）的方法。[SICP]指出，在学习一门编程语言时，要特别注意以下三方面：

本节将以结构体为例来讲解数据类型的组合和抽象。至于过程抽象我们已经见过最简单的形式，就是把一组语句用一个函数名封装起来，当作一个整体使用，以后我们还会介绍更复杂的过程抽象。

现在我们用C语言表示一个复数。如果从直角座标系来看，复数由实部和虚部组成，如果从极座标系来看，复数由模和辐角组成，两种座标系可以相互转换。如下图所示

图 7.1. 复数

比如用实部和虚部表示一个复数，我们可以采用两个double型组成的结构体：

struct complex_struct {
	double x, y;
};

这样定义了complex_struct这个标识符，既然是标识符，那么它的命名规则就和变量一样，但它不表示一个变量，而表示一个类型，这种标识符在C语言中称为Tag，struct complex_struct { double x, y; }整个可以看作一个类型名，就像int或double一样，只不过它是一个复合类型^[12]，如果用这个类型名来定义变量，可以这样写：

struct complex_struct {
	double x, y;
} z1, z2;

这样z1和z2就是两个变量名，变量定义后面带个;号是我们早就习惯的。但即使像上面那样只定义了complex_struct这个Tag而不定义变量，后面的;号也不能少。这点一定要注意，结构体定义后面少;号是初学者很常犯的错误。不管是用上面两种形式的哪一种形式定义了complex_struct这个Tag，以后都可以直接用struct complex_struct来代替类型名了。例如可以这样定义另外两个复数变量：

struct complex_struct z3, z4;

如果在定义结构体类型的同时定义了变量，也可以不必写Tag，例如：

struct {
	double x, y;
} z1, z2;

但这样就没有办法再次引用这个结构体类型了，因为它没有名字。每个复数变量都有两个成员（Member）x和y，可以用.运算符（.号，Period）来访问，这两个成员的存储空间是相邻的^[13]，合在一起组成复数变量的存储空间。看下面的例子：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	struct complex_struct { double x, y; } z;
	double x = 3.0;	
	z.x = x;
	z.y = 4.0;
	if (z.y < 0)
		printf("z=%f%fi\n", z.x, z.y);
	else
		printf("z=%f+%fi\n", z.x, z.y);

	return 0;
}

注意上例中变量x和变量z的成员x的名字并不冲突，因为变量z的成员x总是用.运算符来访问的，编译器可以区分开哪个x是变量x，哪个x是变量z的成员x，它们属于不同的命名空间（Name Space）。Tag也可以定义在函数外面，就像全局变量一样，这样定义的Tag在其定义之后的各函数中都可以使用。例如：

struct complex_struct { double x, y; };

int main(void)
{
	struct complex_struct z;
......

结构体变量也可以在定义时初始化，例如：

struct complex_struct z = { 3.0, 4.0 };

Initializer中的数据依次赋给结构体的成员。如果Initializer中的数据比结构体的成员多，编译器会报错，但如果只是末尾多个逗号不算错。如果Initializer中的数据比结构体的成员少，未指定的成员将用0来初始化，就像未初始化的全局变量一样。例如以下几种形式的初始化都是合法的：

double x = 3.0;
struct complex_struct z1 = { x, 4.0, }; /* z1.x=3.0, z1.y=4.0 */
struct complex_struct z2 = { 3.0, }; /* z2.x=3.0, z2.y=0.0 */
struct complex_struct z3 = { }; /* z3.x=0.0, z3.y=0.0 */

其中，z1必须是函数的局部变量才能用变量x来初始化，如果是全局变量就只能用常量表达式来初始化。尽管结构体的初始化可以用这种语法，结构体赋值却不行，例如这样是错误的：

struct complex_struct z1;
z1 = { 3.0, 4.0 };

以前使用基本数据类型时，能用来初始化的表达式就能用来赋值，在这一点上结构体的语法规则有点不同^[14]。结构体类型的值用在表达式中有很多限制，不像基本数据类型那么自由，比如+-*/等算术运算符和&&、||、!等逻辑运算符都不能作用于结构体类型，if、while的控制表达式的值也不能是结构体类型。严格来说，可以做算术运算的类型称为算术类型（Arithmetic Type），算术类型包括整型和浮点型。可以做逻辑与、或、非运算的操作数或者if、for、while的控制表达式的类型称为标量类型（Scalar Type），标量类型包括算术类型和以后要讲的指针类型。

结构体类型之间用赋值运算符是允许的，用一个结构体初始化另一个结构体也是允许的，例如：

struct complex_struct z1 = { 3.0, 4.0 };
struct complex_struct z2 = z1;
z1 = z2;

同样地，z2必须是局部变量才能用变量z1来初始化。既然可以这样用，那么结构体可以当作函数的参数和返回值来传递就在意料之中了：

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;
	return z1;
}

这个函数实现了两个复数相加，如果在main函数中这样调用：

struct complex_struct z = { 3.0, 4.0 };
z = add_complex(z, z);

那么调用传参的过程如下图所示：

图 7.2. 结构体传参

变量z在main函数的栈帧中，参数z1和z2在add_complex函数的栈帧中，z的值分别赋给z1和z2。在这个函数里，z2的实部和虚部被累加到z1中，然后return z1;，可以看成是：