C逻辑型变量——时控灯例子

在C99标准颁布之前，我们通常都是用1或者0来表示逻辑的真与假，因此，当我们需要在程序中传递这种逻辑数据时，我们都是用整型数据类型int来表示这种逻辑型数据。然而，使用整型数据类型int来表示逻辑型变量，往往带来很多问题。例如，整型数据具有加减乘除的算术运算，然而这些运算对于逻辑型变量是没有意义的；整型变量可以有多个值，而逻辑型变量应该只有真或者假两个值，这就使得用整型数据类型来表示逻辑型变量，往往会产生歧义。 为了解决这些问题，同时与C++保持兼容，C99标准专门在头文件中预先定义了一个宏bool来表示逻辑型变量（最终编译的时候，bool会被替换成真正的逻辑型数据类型_Bool）。

用bool定义的逻辑型变量只有两个值，true和false，分别对应于逻辑的真和假。我们可以将一个条件表达式的值赋值给一个bool类型的变量，用于在程序中传递逻辑型的数据。例如：

#include <stdio.h>
// 引入bool类型所在的头文件
#include <stdbool.h>
// 引入时间函数所在的头文件
#include <time.h>
// 引入Sleep()函数所在的头文件
#include <Windows.h>
// 电灯开关函数，根据传入的bool类型参数，输出相应的字符串
void sw(bool on)
{
    // 这里的bool类型的on就是表示电灯开关与否的逻辑型变量
    if(on)
    {
        puts("turn on the light");
    }
    else
    {
        puts("turn off the light");
    }
// 主函数，获取当前时间，控制电灯的开关
int main()
{
    // 定义一个struct tm结构体类型的指针，用于指向当前时间
    // 其中，struct tm是定义在time.h中的结构体类型，这里我们
    // 可以简单地将其当作表示时间（年、月、日等等）的数据类型
    struct tm* curtm;
    // 使用一个bool类型的变量记录原有状态
    bool lastoff = true;
    // 默认处于关灯状态
    // 构造一个无限循环，全年无休地检查是否该开灯还是关灯
    while(true)
    {
        // 利用time()函数获取当前系统时间
        // 它的参数为一个指向time_t类型变量的指针，函数的执行结果将保存
        // 在这个变量中。如果参数为NULL，则表示获取的结果将通过返回值返回
        time_t t = time(NULL);
        // 将当前时间转换为本地时间格式
        curtm = localtime( &t );
        // 利用逻辑表达式，
        // 判断当前时间是否在关灯时间范围（7:00——20:00）内
        bool off = (curtm->tm_hour >= 7) &&(curtm->tm_hour < 20);
        // 如果状态发生了变化，也就是原有状态（lastoff）
        // 和现在应有的状态（off）不同（用“!=”符号判断）
        // 则调用sw()函数，根据现在的新状态off关灯或者开灯
        if(off != lastoff)
        {
            // 因为sw()函数接受的是表示开灯与否的逻辑变量，
            // 刚好与我们这里计算的表示关灯与否的逻辑变量off相反，
            // 所以我们这里使用逻辑运算符“!”对off进行取反运算，
            // 正好得到表示开灯与否的逻辑量
            sw(!off);
            // 将现在的状态off保存为新的原有状态
            lastoff = off;
        }
        // 调用Sleep()函数（Windows API），
        // 让程序休眠10分钟后，继续下一次检查
        Sleep(1000*60*10);
    }
    return 0;
}

      在这段程序中，我们使用了<stdbool.h>头文件中定义的bool宏来表示逻辑型变量，它可以很方便地在程序中传递，就像传递一个普通变量一样。另外，我们还可以直接使用逻辑运算符，直接对bool类型的变量进行运算，方便了我们对于逻辑型变量的处理。另外，这个头文件中定义的表示逻辑真假状态的预定义宏true和false的使用，可以让我们的程序更具可读性。显然，我们这里使用的“while(true)”比我们以往使用的“while(1)”更能表达程序的意义，更具可读性。

     此外，这个例子还展示了C语言中时间函数的使用。time()函数获得了当前时间，而localtime()函数可以将它转换为本地时间，这样便于我们用它与我们设定的关灯时间范围（7:00——20:00）进行比较，从而获得一个逻辑型变量off，它记录了当前时间是否应该关灯的逻辑判断结果。然而，sw()函数需要的是表示开灯与否的逻辑判断，而这两者刚好相反，于是我们将off直接用逻辑运算符“!”取反，就得到了表示开灯与否的逻辑判断。然后，我们将这个逻辑运算结果直接传递给sw()函数，sw()函数会根据这个逻辑型变量的值输出相应的文字。

     从这里我们也可以看到，bool类型的使用，避免了使用整型int表示逻辑型变量可能带来的误解和麻烦，使得整个程序更加清晰，所以在以后的编程实践中，我们应当与没有明确意义的1和0说拜拜，使用bool类型来表示逻辑型变量，使用true和false这两个关键字来表示逻辑上的真和假。