C++初学者指南第一步—13.聚合类型

1. 类型分类（简化）

基本类型	void, bool, char, int, double, … void、bool、char、int、double、…
简单聚合	主要用途：对数据进行分组 聚合：可能包含一个/多个基本类型或其他兼容的聚合类型 无法控制组成类型的相互作用 简单，(编译器生成的)默认构造/析构/复制/赋值。 标准的内存布局（所有成员按照声明顺序连续布置），如果所有成员具有相同的访问控制（例如全部为public）。
更复杂的自定义类型	自定义不变量和对成员相互作用的控制 限制成员访问 具有成员函数 用户自定义构造/成员初始化 用户自定义的析构 / 复制 / 赋值 可以是多态的（包含虚成员函数）

2. 如何定义和使用

示例：具有 2 个整数坐标的类型
代码段1

struct point {
  int x;  // ← "成员变量"
  int y; 
};
// 创建新对象 (在栈中)
point p {44, 55}; 
// 打印成员变量的值
cout << p.x <<' '<< p.y;  // 44 55

分配给成员变量值：（代码段2）

p.x = 10;
p.y = 20;
cout << p.x <<' '<< p.y;  // 10 20

成员变量的存储顺序与声明顺序相同。
代码段1的内存：

代码段2的内存：

运行上面代码

3. 为什么选择自定义类型/数据聚合？

接口变得更易于正确使用

• 语义数据分组: 点，日期…
• 避免了许多函数参数，从而减少了混乱。
• 函数可以使用一个专门的类型来返回多个值，而不是使用多个非常量引用输出参数。

不使用则会有糟糕的接口：

void closest_point_on_line (double lx2, double ly1, double lx2i, double ly2, double px, double py, double& cpx, double& cpy) { … }

• 许多相同类型的参数⇒容易编写错误
• 非常量引用输出参数 ⇒ 容易出错
• 线的内部表示也被嵌入到接口中

使用则好多了：

struct point { double x; double y; };
struct line  { point a; point b; };
point closest_point_on_line (line const& l, point const& p) { … }

• 直接明了的接口
• 易于正确使用
• 如果线的内部表示更改了（例如，点+方向而不是2个点）⇒ 需要改变closest_point_on_line的实现方式，但其接口可以保持不变⇒ 大多数调用代码无需更改！

4. 聚合类型初始化

语法：

Type { arg1, arg2, …, argN }

• 花括号括起来的成员值列表
• 按成员声明顺序排列

enum class month {jan = 1, feb = 2,…, dec = 12};
struct date {
  int yyyy;
  month mm;
  int dd;
};
int main () {
  date today {2020, month::mar, 15};	
  // C++98的写法，依然正确:
  date tomorrow = {2020, month::mar, 16};	
}

5.混合

示例：作为 person 成员的日期

enum class month { jan=1, feb=2,… , dec=12 };
struct date {   
  int yyyy;
  month mm;
  int dd;
};
struct person {
  std::string name;
  date bday;
};
int main () {
  person jlp { "Jean-Luc Picard", {2305, month::jul, 13} };
  cout << jlp.name;     // Jean-Luc Picard
  cout << jlp.bday.dd;  // 13
  date yesterday { 2020, month::jun, 16 };
  person rv = { "Ronald Villiers", yesterday };
}

运行上面代码

6. 复制

副本总是所有成员的深层拷贝！

enum class month {jan = 1, … };
struct date { 
  int yyyy;  month mm;  int dd; 
};
int main () {
  date a {2020, month::mar, 7};     
  date b = a;  // deep copy of a
  b.dd = 22;   // change b
}

main 函数最后一行后的状态：

拷贝构造 = 创建一个具有与源相同值的新对象
拷贝赋值 = 使用源对象的值覆盖现有对象的值

struct point { int x; int y; };
point p1 {1, 2};  // 构造
point p2 = p1;    // 拷贝构造
point p3 ( p1 );  // 拷贝构造
point p4 { p1 };  // 拷贝构造
auto  p5 = p1;    // 拷贝构造
auto  p6 ( p1 );  // 拷贝构造
auto  p7 { p1 };  // 拷贝构造
p3 = p2;  // 拷贝赋值
          // (p2和p3之前都存在)

7. 值和引用的语义

值语义
= 变量是指对象本身：

• 深拷贝：生成一个新的、独立的对象；对象（成员）的值被复制。
• 深度赋值：使目标的值等于源对象的值。
• 深度所有权:成员变量引用与包含对象生命周期相同的对象。
• 基于值的比较：如果它们的值相等，则变量相等。

值语义是几乎所有编程语言中基本类型（int、double等）的默认行为，也是C++中聚合类型/用户自定义类型的默认行为。

引用语义
= 变量是对对象的引用：

• 浅层复制：变量的副本引用同一对象。
• 浅层赋值：赋值使变量引用不同的对象。
• 浅层所有权：成员变量也只是引用。
• 基于身份的比较：如果变量引用同一对象，则比较相等。

大多数其他主流语言（Java、Python、C#、Swift 等） 对用户自定义类型使用（内置）引用语义。
C++ 的情况是一致的，能够提供全面的控制：

• 默认情况下：所有类型都采用值语义（除了C风格数组）。
• 所有类型都可以使用可选的引用语义（通过引用或指针）来实现。

8.聚合的向量(std::vector)

值语义 ⇒

• vector 的存储包含类型 T 的对象本身，而不仅仅是对它们的引用或指针（就像在 Java/C#/… 中一样）。
• 如果向量对象被释放 ⇒ 包含的 T 对象也会被释放。

vector v { 0,1,2,3,4 };
struct p2d { int x; int y; }; vector v {{1,2},{5,6},{8,9}};

9.最令人烦恼的解析

无法使用空括号进行对象构造，因为在C++语法中存在歧义。

struct A { ... };
A a();  // 声明了一个函数 'a'
        // 没有参数
        // 返回类型为 'A'
A a;    // 构造了一个 A 类型的对象
A a{}  // 也构造了一个 A 类型的对象

附上原文地址
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