C++ 复合数据类型简介

我们介绍了基本数据类型（fundamental data types），它们是 C++ 核心语言直接提供的最基础数据类别。

迄今为止，我们的程序大量使用这些基本类型，特别是 int。然而，随着需求变得复杂，仅靠基本类型已无法覆盖所有场景。

示例 1：分数运算

假设你正在编写一个用于计算两个分数乘积的数学程序。如何在程序中表示一个分数？你可能会使用一对整数——一个分子、一个分母：

#include <iostream>

int main()
{
    // 第一个分数
    int num1 {};
    int den1 {};

    // 第二个分数
    int num2 {};
    int den2 {};

    // 用于吃掉分子与分母之间的斜杠
    char ignore {};

    std::cout << "Enter a fraction: ";
    std::cin >> num1 >> ignore >> den1;

    std::cout << "Enter a fraction: ";
    std::cin >> num2 >> ignore >> den2;

    std::cout << "The two fractions multiplied: "
              << num1 * num2 << '/' << den1 * den2 << '\n';

    return 0;
}

示例运行：

Enter a fraction: 1/2
Enter a fraction: 3/4
The two fractions multiplied: 3/8

虽然程序能跑，但存在两个问题：

1. 每对整数之间仅靠注释和上下文暗示其关联，耦合度低；
2. 遵循 DRY（Don’t Repeat Yourself）原则时，应把输入分数封装成函数，但函数只能返回一个值，如何同时返回分子与分母？

示例 2：员工 ID 列表

若需保存 100 位员工的 ID，你可能会这样写：

int main()
{
    int id1 { 42 };
    int id2 { 57 };
    int id3 { 162 };
    // ……
}

但面对 100 名员工时，你需要输入 100 个变量名，打印或传参时更是一场灾难。显然，基本类型无法胜任规模扩展。

复合数据类型

好在 C++ 提供了复合数据类型（compound / composite data types）：以现有类型为基础构造的新类型，具备额外属性与行为，专门解决此类问题。

关键要点

所有数据类型要么为基本类型，要么为复合类型。C++ 标准明确定义了每一类型所属类别。

本章及后续章节将展示如何利用复合类型优雅地解决上述难题。

C++ 支持的复合类型概览

• 函数
• C 风格数组
• 指针类型
  ‑ 对象指针
  ‑ 函数指针
  ‑ 成员指针（数据成员 / 成员函数）
• 引用类型
  ‑ 左值引用
  ‑ 右值引用
• 枚举类型
  ‑ 非限定枚举
  ‑ 限定枚举
• 类类型
  ‑ struct
  ‑ class
  ‑ union

你已频繁使用其中一种复合类型：函数。例如：

void doSomething(int x, double y)
{
}

其类型为 void(int, double)，由基本类型组合而成，故为复合类型。函数还具备“可调用”等特殊行为。

鉴于内容繁多，我们将分章节展开：

• 本章：左值引用、指针等较简单的复合类型；
• 下一章：非限定/限定枚举及首个类类型——struct；
• 后续章节：深入类类型并介绍实用数组类型，包括 5.7 课将引入的 std::string（本质上也是类类型）。

术语

“类类型”统指 struct、class 或 union，后续课程将频繁使用。

准备好了吗？让我们启程！