常見數據類型及其應用：從基礎類型到自定義類型

在C++編程語言中，變數的類型決定了所存儲數據的形式和範圍，不同的數據類型可以存儲不同類型的數據，具有不同的使用方式和限制。C++的數據類型可以分為基礎類型和自定義類型兩種。

一、基礎類型

1、整型

整型是C++中最常見的數據類型之一，用於表示整數，可以分為有符號和無符號整型。有符號整型可以表示正數、負數和零，無符號整型只能表示零和正數。C++中的整型類型包括：short、int、long、long long以及它們的無符號版本：unsigned short、unsigned int、unsigned long、unsigned long long。其中，short類型通常佔用2個位元組，int類型佔用4個位元組（但具體實現與平台相關），long類型佔用4個位元組，long long類型佔用8個位元組。

// 整型示例代碼
int main() 
{
    short s = 1;
    int i = 2147483647;
    long l = 2147483647;
    long long l1 = 9223372036854775807;
    unsigned short us = 65535;
    unsigned int ui = 4294967295;
    unsigned long ul = 4294967295;
    unsigned long long ul1 = 18446744073709551615;
    return 0;
}

2、浮點型

浮點型用於表示實數，可以分為單精度浮點型（float）和雙精度浮點型（double），其中，float類型佔用4個位元組，能表示的精度約為7位小數；double類型佔用8個位元組，精度約為16位小數。

// 浮點型示例代碼
int main()
{
    float f = 3.1415926f;
    double d = 3.14159265358979323846;
    return 0;
}

3、布爾型

布爾型只有兩個取值：true和false。在C++中，布爾型通常佔用1個位元組。

// 布爾型示例代碼
int main()
{
    bool b1 = true;
    bool b2 = false;
    return 0;
}

4、字元型

字元型用於表示單個字元，通常佔用1個位元組。不同的編碼方式（如ASCII碼、Unicode等）決定了可表示的字符集和編碼方式。

// 字元型示例代碼
int main()
{
    char c1 = 'A';
    char c2 = 65; // ASCII碼值為65表示字元'A'
    return 0;
}

二、自定義類型

除了基礎類型，C++還提供了自定義類型的機制，允許程序員根據實際需要定義具有特定屬性和行為的類型。

1、結構體

結構體是一種自定義類型，允許將不同類型的數據組織在一起形成一個單獨的數據類型。結構體通常包含一個或多個成員變數，每個成員變數可以有自己的數據類型，結構體的成員變數可以是基礎類型、自定義類型、數組等，可以根據需要定義為有符號或無符號類型。我們可以通過結構體來定義集合類型，表示抽象的或物理上相關聯的實體。

// 結構體示例代碼
#include <iostream>
using namespace std;
struct Student 
{
    int id; // 學號
    char name[10]; // 姓名
    int age; // 年齡
    float score; // 成績
};

int main()
{
    Student s = { 1001, "張三", 20, 90.5f };
    cout << "學號：" << s.id << endl;
    cout << "姓名：" << s.name << endl;
    cout << "年齡：" << s.age << endl;
    cout << "成績：" << s.score << endl;
    return 0;
}

2、枚舉類型

枚舉類型是一種自定義類型，用於定義一組離散的取值（枚舉值），通常用於代表程序中的某些狀態、選項或者整數常量等。枚舉類型可以被賦予默認值，也可以在後續代碼中重新賦值。

// 枚舉類型示例代碼
#include <iostream>
using namespace std;
enum Week { Sunday = 0, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday }; 
int main()
{
    Week day = Monday;
    cout << "day = " << day << endl; // 輸出結果為1
    return 0;
}

3、typedef

typedef可以為一個類型定義一個新的別名，可以使代碼更加易讀易懂。常用於為複雜類型定義簡短、易讀的名稱，提高了代碼的可讀性，並且易於維護和修改。

// typedef示例代碼
#include <iostream>
using namespace std;
typedef int integer;
int main()
{
    integer i = 123;
    cout << "integer i = " << i << endl;
    return 0;
}

4、指針類型

指針類型也是一種自定義類型，它可以存儲指向其他類型的變數的內存地址。在C++中，使用指針可以進行動態內存分配、實現複雜的數據結構以及優化程序性能等。

// 指針類型示例代碼
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int i = 123;
    int *p = &i; // 定義一個指向int類型變數的指針
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "*p = " << *p << endl;
    *p = 456; // 修改指向的變數的值
    cout << "i = " << i << endl;
    cout << "*p = " << *p << endl;
    return 0;
}

總之，C++提供了豐富的數據類型和自定義機制，使得程序員可以根據實際需要定義合適的數據類型，提高程序的可讀性、可擴展性和可維護性。