把有关的数据放在一起，
让状态有名字。

单独的 raw、threshold 和 state 可以表示一个传感器，但当传感器变多时，变量容易混淆。结构体让一组有关联的成员属于同一个对象；枚举给状态值起可读的名字。

• 区分结构体类型、结构体变量与成员，能够初始化并读取成员。
• 使用 . 和 ->，理解指针有效性与 const 的作用。
• 跟踪结构体按值传递、函数返回结构体与枚举状态。
• 说明结构体填充和字节序为什么使其不能直接当通用通信帧。

先预测 raw=42、阈值为 40 时的状态，再保存以下内容为 lesson10.c：

#include <stddef.h>
#include <stdio.h>

enum SensorState {
    SENSOR_READY = 0,
    SENSOR_HIGH = 1,
    SENSOR_ERROR = 2
};

typedef struct Sensor {
    int raw;
    int threshold;
    enum SensorState state;
} Sensor;

Sensor sensor_make(int raw, int threshold);
enum SensorState sensor_classify(const Sensor *sensor);

int main(void)
{
    Sensor sensor = sensor_make(42, 40);
    sensor.state = sensor_classify(&sensor);

    printf("raw=%d threshold=%d\n", sensor.raw, sensor.threshold);
    switch (sensor.state) {
    case SENSOR_READY:
        puts("state=READY");
        break;
    case SENSOR_HIGH:
        puts("state=HIGH");
        break;
    case SENSOR_ERROR:
        puts("state=ERROR");
        break;
    default:
        puts("state=UNKNOWN");
        break;
    }
    printf("code=%d\n", (int)sensor.state);
    return 0;
}

Sensor sensor_make(int raw, int threshold)
{
    Sensor result = { .raw = raw, .threshold = threshold, .state = SENSOR_READY };
    return result;
}

enum SensorState sensor_classify(const Sensor *sensor)
{
    if (sensor == NULL) {
        return SENSOR_ERROR;
    }
    if (sensor->raw >= sensor->threshold) {
        return SENSOR_HIGH;
    }
    return SENSOR_READY;
}

gcc -std=c11 -Wall -Wextra lesson10.c -o lesson10.exe
./lesson10.exe

gcc -std=c11 -Wall -Wextra lesson10.c -o lesson10
./lesson10

预期输出：

raw=42 threshold=40
state=HIGH
code=1

程序先生成一个结构体对象，再通过它的地址判断状态。输出部分用 switch 区分三种已列出的状态，并保留 default 处理未知状态。

1. 01
   声明类型

   枚举列出具名状态常量；结构体定义说明每个传感器对象有哪些成员。

2. 02
   创建对象

   sensor_make(42, 40) 创建局部结构体 result，设置两个整数和初始状态，再按值返回结构体。

3. 03
   传递地址

   &sensor 是 main 中对象的地址。sensor_classify 收到一个指针，先检查是否为 NULL。

4. 04
   读取并判断

   sensor->raw 为 42，sensor->threshold 为 40；42 大于等于 40，所以函数返回 SENSOR_HIGH。

5. 05
   保存并输出

   sensor.state 接收返回值。状态与 SENSOR_HIGH 相等，所以显示 HIGH；该具名常量的示例值是 1。

typedef struct Sensor {
    int raw;
    int threshold;
    enum SensorState state;
} Sensor;

struct Sensor 是结构体类型名，其中 Sensor 是结构体标签；花括号列出三个成员，每个成员有自己的类型和名称。结束花括号后还要写分号。这个定义描述对象的组成，本身不创建本例中的传感器变量。

这里的 typedef 为这个结构体类型引入别名 Sensor，因此 Sensor item; 与 struct Sensor item; 使用同一个结构体类型。typedef 不创建新变量，也不会自动转换数据或复制对象。

Sensor sensor = { .raw = 42, .threshold = 40, .state = SENSOR_READY };
printf("%d\n", sensor.raw);
sensor.threshold = 45;

在 C11 中，.raw = 42 是指定成员的初始化写法；它清楚说明数值属于哪个成员。也可以按照成员声明顺序写 Sensor sensor = {42, 40, SENSOR_READY};。对象初始化时部分成员未列出，会按静态存储期对象的规则初始化；本课为清晰起见显式列出所有成员。

sensor.raw 用点号从结构体对象读取 raw；sensor.threshold = 45; 修改该对象的阈值。成员访问不会自动重新执行分类：如果阈值变化后还要更新状态，应按程序需求再次调用判断函数并保存结果。

Sensor sensor = sensor_make(42, 40);
Sensor *p = &sensor;

p->threshold = 45;
printf("raw=%d\n", (*p).raw);

p 保存对象地址，p->threshold 等价于 (*p).threshold：先通过指针取得对象，再访问成员。括号不能随意去掉，因为 . 与 * 的结合方式不同。对结构体对象直接用 .，对有效的结构体指针可用 ->。

sensor_classify(const Sensor *sensor) 通过指针读取对象，const 表示不能通过这个指针修改所指对象的成员；它不保证原对象不会通过其他有效途径改变。函数先检查 NULL，但非空也不自动证明指针仍指向有效对象；调用方仍要保证指针的来源、类型和对象生命周期正确。

主例程中的 sensor_make 返回一个结构体值：函数内的局部对象在返回时提供其值，main 用该值初始化自己的对象。它没有返回局部变量的地址，因此返回后 main 中的对象仍可使用。

Sensor with_threshold(Sensor item, int threshold)
{
    item.threshold = threshold;
    return item;
}

/* 已有 Sensor sensor 时： */
Sensor changed = with_threshold(sensor, 50);

这里传入的是结构体值；item 是函数中的独立形参对象，修改其整数成员不直接改变调用方的 sensor。返回结果被保存到另一个对象 changed。也可以显式写 sensor = with_threshold(sensor, 50); 用返回值更新原对象。

结构体按值赋值会复制其成员的值：如果将来某个成员本身是指针，复制的是地址值，两个结构体中的指针仍可能指向同一对象；这不会自动复制指针所指的数据。通过有效指针修改该数据，也可能影响其他访问者看到的内容。

enum SensorState {
    SENSOR_READY = 0,
    SENSOR_HIGH = 1,
    SENSOR_ERROR = 2
};

enum SensorState 是枚举类型，花括号中的标识符是枚举常量。这里显式指定 0、1、2，便于阅读和调试；没有显式指定时，首个默认从 0 开始，后续未指定的值接在前一项之后递增。

枚举提供名称，却不会自动证明外部输入一定是列表中的某个状态。对串口、网络或其他不可信输入，应先验证取值，再决定如何解释；处理状态的 switch 可保留 default 分支，应对非预期值。一个状态对象的表示大小依具体实现，不能把它当作固定宽度的通信字段。

sizeof(Sensor) 的结果是该实现中对象占用的字节数，类型为 size_t，可以使用 printf("%zu\n", sizeof(Sensor)); 在本机查看。编译器为满足成员对齐等要求，可能在成员之间或结构体末尾加入填充；成员类型、大小、对齐与目标平台和工具链有关，不应把本机数字当成所有芯片的结果。

通信协议需要明确每个字段的位宽、编码、顺序和字节序；枚举的大小与结构体填充也不能作为协议约定。应依据协议逐字段编码和解码，校验长度与取值；如果使用 <stdint.h> 的定宽整数，也应核对目标实现提供了所需类型并自行规定字节顺序。

1. 能够写出一个结构体定义和一个初始化的对象，并区分类型、变量与成员。
2. 能够解释 .、-> 和 const Sensor * 的用途。
3. 能够手工追踪主例程的返回值，并完成四道练习。
4. 能够说明枚举需要验证外部输入，以及为何不能把结构体内存直接作为通用通信格式。

下一课学习位运算，用普通变量模拟硬件寄存器中的位设置和检查。

• GNU C 手册 · Structures ↗结构体定义与成员
• GNU C 手册 · Referencing Fields ↗点号与箭头
• GNU C 手册 · Enumeration Types ↗枚举常量与状态
• GNU C 手册 · Structure Layout ↗布局、对齐与填充

平台的类型大小、字节序和寄存器访问方式应以目标工具链、协议与芯片资料为准。