C++关键词auto详解

顾得泉：个人主页

个人专栏：《Linux操作系统》 《C++从入门到精通》  《LeedCode刷题》

键盘敲烂，年薪百万！

---

一、小思考       

       随着我们对于C++的不断学习，遇到的程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在:

        1.类型难于拼写
        2.含义不明确导致容易出错

举个栗子来说：

#include <string>
#include <map>
int main()
{std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" },{"pear","梨"} };std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0;
}

        std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型，但是该类型太长了，特别容易写错。

        聪明的同学可能已经想到:可以通过typedef给类型取别名，比如:

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> Map;
int main()
{Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };Map::iterator it = m.begin();while (it != m.end()){//....}return 0;
}

        使用typedef给类型取别名确实可以简化代码，但是typedef有会遇到新的难题:

typedef char* pstring;
int main()
{const pstring p1;    // 编译成功还是失败？const pstring* p2;   // 编译成功还是失败？return 0;
}

       在编程时，常常需要把表达式的值赋值给变量，这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而有时候要做到这点并非那么容易，因此C++11给auto赋予了新的含义。

---

二、auto简介 

       在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但遗憾的是一直没有人去使用它，大家可思考下为什么？
       C++11中，标准委员会赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

int TestAuto()
{return 10;
}
int main()
{int a = 10;auto b = a;auto c = 'a';auto d = TestAuto();cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化return 0;
}

       由上图可知，auto会自动给变量定义类型。

注意：

      使用auto定义变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器需要根据初始化表达式来推导auto的实际类型。因此auto并非是一种"类型"的声明，而是一个类型声明时的"占位符”，编译器在编译期会将auto替换为变量实际的类型。

---

三、auto使用规则

1.auto与指针和引用结合起来使用

       用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&

int main()
{int x = 10;auto a = &x;auto* b = &x;auto& c = x;cout << typeid(a).name() << endl;cout << typeid(b).name() << endl;cout << typeid(c).name() << endl;*a = 20;*b = 30;c = 40;return 0;
}

如图所示： 

       不加&的情况，大家可以自行练习。如果不加&，不会引用成功。

2.在同一行定义多个变量

       当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

void TestAuto()
{auto a = 1, b = 2; auto c = 3, d = 4.0;  // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
}

---

四、auto不能推导的场景

1.auto不能作为函数的参数

// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}

2. auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{int a[] = {1,2,3};auto b[] = {4，5，6};
}

3.为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法

4. auto在实际中最常见的优势用法就是跟以后会讲到的C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。

---

五、基于范围的for循环（附带内容）

1.范围for的语法

       在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行:

void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)array[i] *= 2;for (int* p = array; p < array + sizeof(array)/ sizeof(array[0]); ++p)cout << *p << endl;
}

       对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围。

void TestFor()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };for(auto& e : array)e *= 2;for(auto e : array)cout << e << " ";return 0;
}

注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环。

2.范围for的使用条件

     1)for循环迭代的范围必须是确定的

       对于数组而言，就是数组中第一个元素和最后一个元素的范围；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。

       注意:以下代码就有问题，因为for的范围不确定

void TestFor(int array[])
{for(auto& e : array)cout<< e <<endl;
}

     2)迭代的对象要实现++和==的操作

---

结语：关于使用auto关键词的分享到这里就结束了，希望本篇文章的分享会对大家的学习带来些许帮助，如果大家有什么问题，欢迎大家在评论区留言，最后祝大家新的一年里学业有成，天天开心~~~