C++11 auto关键字

熟悉脚本语言的人都知道,很多脚本语言都引入了“类型自动推断”技术:比如python,可以直接声明变量,在运行时进行类型检查。随着C++11标准的发布,C++语言也引入了类型自动推断的功能,这就是我们今天要介绍的auto关键字。

C++是一种强类型语言,声明变量时必须明确指出其类型。但是,在实践中,优势我们很难推断出某个表达式的值的类型,尤其是随着模板类型的出现,要想弄明白某些复杂表达式的返回类型就变得更加困难。为了解决这个问题,C++11重新定义了auto关键字的语义,用于进行自动类型推断。为什么说“重新定义”呢?auto关键字在C++98中已经出现,用于自动变量的声明,但是极少被使用(关于此定义,可以查看这里)。

用法

C++引入auto关键字主要有两种用途:一是在变量声明时根据初始化表达式自动推断该变量的类型,二是在声明函数时作为函数返回值的占位符。对于自动类型推断,C++11中也有一个类似的关键字decltype,感兴趣的童鞋可以继续关注我的博客,今天我们主要来讲解一些auto关键字的用法。

自动类型推断
使用auto从初始化表达式中推断出变量的数据类型,可以大大简化我们的编程工作,特别是对于一些类型冗长复杂的变量。比如,在以前的做法中,对于vector类型的变量,如果我们需要获取它的迭代器,我们需要这样声明vector::iterator iter,而使用auto关键字后我们可以让编译器帮我们推断出迭代器的具体类型。另外,在模板函数定义时,如果变量的类型依赖于模板参数,我们也很难确定变量的类型,使用auto关键字则可以把这些“脏活累活”交给编译器完成。

下面看一些简单的例子:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

template<class T, class U>
void add(T t, U u)
{
    auto s = t + u;
    cout << "type of t + u is " << typeid(s).name() << endl;
}

int main()
{
    // 简单自动类型推断
    auto a = 123;
    cout << "type of a is " << typeid(a).name() << endl;
    auto s("fred");
    cout << "type of s is " << typeid(s).name() << endl;

    // 冗长的类型说明(如迭代器)
    vector<int> vec;
    auto iter = vec.begin();
    cout << "type of iter is " << typeid(iter).name() << endl;

    // 使用模板技术时,如果某个变量的类型依赖于模板参数,使用auto确定变量类型
    add(101, 1.1);
}

输出:

type of a is int
type of s is char const *
type of iter is class std::_Vector_iterator<class std::_Vector_val<struct std::_Simple_types<int> > >
type of t + u is double

函数返回值占位符
在这种情况下,auto主要与decltype关键字配合使用,作为返回值类型后置时的占位符。此时,关键字不表示自动类型检测,仅仅是表示后置返回值的语法的一部分。

示例如下:

template<class T, class U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) 
{
    return t + u;
}

注意事项

1、使用auto关键字的变量必须有初始值。
2、可以使用valatile,*(指针类型说明符),&(引用类型说明符),&&(右值引用)来修饰auto关键字。

    auto a = 10;
    auto *pa = new auto(a);
    auto **rpa = new auto(&a);
    cout << typeid(a).name() << endl;   // 输出: int
    cout << typeid(pa).name() << endl;  // 输出: int *
    cout << typeid(rpa).name() << endl; // 输出: int **

3、函数参数和模板参数不能被声明为auto。

4 、使用auto关键字声明变量的类型,不能自动推导出顶层的CV-qualifiers和引用类型,除非显示声明。例如:

  • 使用auto关键字进行类型推导时,如果初始化表达式是引用类型,编译器会去除引用,除非显示声明。例如:

      int i = 10;
      int &r = i;
      auto a = r;
      a = 13; // 重新赋值
      cout << "i = " << i << " a = " << a << endl;    // 输出i=10,a=13
    
      // 显式声明
      auto &b = r;
      b = 15; // 重新赋值
      cout << "i = " << i << " b = " << b << endl;    // 输出i=15,a=15
    
  • 使用auto关键字进行类型推导时,编译器会自动忽略顶层const,除非显示声明。例如:
    const int c1 = 10;
    auto c2 = c1;
    c1 = 11; // 报错,c1为const int类型,无法修改const变量
    c2 = 14; // 正确,c2为int类型

    // 显示声明
    const auto c3 = c1;
    c3 = 15; // 报错,c3为const int类型,无法修改const变量

5、对于数组类型,auto关键字会推导为指针类型,除非被声明为引用。例如:

    int a[10];
    auto b = a;
    cout << typeid(b).name() << endl;   // 输出:int *

    auto &c = a;
    cout << typeid(c).name() << endl;   // 输出:int [10]
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