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最新推荐文章于 2023-03-22 09:38:56 发布

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本文介绍 C++11 中新增的 auto 关键字，解释如何使用 auto 来简化变量类型声明，并探讨其在不同场景下的应用，如初始化、引用、循环等。

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 本系列文章由 @yhl_leo 出品，转载请注明出处。 
文章链接： <a href="http://blog.youkuaiyun.com/yhl_leo/article/details/50864612" target="_blank">http://blog.youkuaiyun.com/yhl_leo/article/details/50864612</a> 
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<hr>

编程时常常需要把表达式的值赋给变量，这就要求在声明变量的时候清楚知道表达式的类型。然而要做到这一点并非那么容易，有时候甚至根本做不到。为了解决这个问题，C++11标准引入了<code>auto</code>类型说明符，用它就能让编译器替我们去分析表达式所属的类型。

与原来那些只对应一种特定类型的说明符不同，<code>auto</code>让编译器通过初值来推算变量类型。显然，<code>auto</code>定义的变量必须要有初始值。

使用<code>auto</code>具有以下几点好处：

<ul>
<li>可靠性：如果表达式的类型发生更改（包括函数返回值发生更改的情况），它也能工作。</li>
<li>性能：确保将不会进行转换。</li>
<li>可用性：不必担心类型名称拼写困难和拼写有误。</li>
<li>效率：代码会变得更高效。</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">auto item = val1 + val2; // 由val1和val2相加的结果推断出item的类型

auto i=0, *p = &i; // i是整数，p是整型指针</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li></ul></pre>

使用<code>auto</code>能在一条语句中声明多个变量。但是一条声明语句只能有一个基本数据类型，所以该语句中所有变量的初始基本数据类型都必须一致：

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">auto sz = 0, pi = 3.14; // Error!</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li></ul></pre>

编译器推断出的<code>auto</code>类型有时候和初始值的类型并不完全一样，编译器会适当地改变结果类型使其更符合初始化规则，例如：

<ul>
<li>使用<code>auto</code>会删除引用</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">int count = 10;
int& countRef = count;
auto myAuto = countRef;

countRef = 11;
cout << count << " "; // print 11

myAuto = 12;
cout << count << endl; // print 11</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">4</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">5</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">6</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">7</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">8</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">9</li></ul></pre>

你可能会认为 <code>myAuto</code> 是一个 <code>int</code> 引用，但它不是。它只是一个 <code>int</code>，因为输出为 <code>11 11</code>，而不是 <code>11 12</code>；如果 <code>auto</code> 尚未删除此引用，则会出现此情况。

<ul>
<li><code>const</code>限定符 
先引入一种表述：顶层<code>const</code>表示指针本身是个常量，底层<code>const</code>表示指针所指的对象是一个常量。一般<code>auto</code>会忽略掉顶层<code>const</code>，同时底层<code>const</code>则会保留下来，例如：</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">int i = 0;
const int ci = i, &cr = ci;
auto b = ci; // b 是一个整数（ci的顶层const特性被忽略掉）
auto c = cr; // c 是一个整数（cr是ci的别名，ci本身是一个顶层const）
auto d = &i; // d 是一个整型指针（整数的地址就是指向整数的指针）
auto e = &ci; // e 是一个指向整数常量的指针（对常量对象取地址是一种底层const）</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">4</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">5</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">6</li></ul></pre>

如果希望推断出的<code>auto</code>类型是一个顶层<code>const</code>，需要明确指出：

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">const auto f = ci; // ci 的推演类型是int，f是const int类型</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li></ul></pre>

还可以将引用的类型设置为<code>auto</code>，此时原来的初始化规则仍然适用：

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">auto &g = ci; // g是一个整型常量引用，绑定到ci
auto &h = 42; // Error: 不能为非常量引用绑定字面值
const auto &j = 42; // OK: 可以为常量引用绑定字面值</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li></ul></pre>

切记，符号<code>*</code>和<code>&</code>只从属于某个声明，而非基本数据类型的一部分，因此初始值必须是同一类型：

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">auto k = ci, &l = i; // k是整数，l是整型引用
auto &m = ci, *p = &ci; // m是对整型常量的引用，p是指向整型常量的指针
auto &n = i, *p2 = &ci; // Error: i的类型是int，而&ci的类型是const int</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li></ul></pre>

附上更多示例代码：

<ul>
<li>下面的声明等效。在第一个语句中，将变量<code>j</code> 声明为类型 <code>int</code>。在第二个语句中，将变量 <code>k</code> 推导为类型 <code>int</code>，因为初始化表达式 (0) 是整数</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">int j = 0; // Variable j is explicitly type int.
auto k = 0; // Variable k is implicitly type int because 0 is an integer.</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul></pre>

<ul>
<li>以下声明等效，但第二个声明比第一个更简单。使用 <code>auto</code> 关键字的最令人信服的一个原因是简单</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">map<int,list<string>>::iterator i = m.begin();
auto i = m.begin(); </code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul></pre>

<ul>
<li>使用 <code>iter</code> 和 <code>elem</code> 启动循环时</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">#include <deque>
using namespace std;

int main()
{
deque<double> dqDoubleData(10, 0.1);

for (auto iter = dqDoubleData.begin(); iter != dqDoubleData.end(); ++iter)
{ /* ... */ }

// prefer range-for loops with the following information in mind
// (this applies to any range-for with auto, not just deque)

for (auto elem : dqDoubleData) // COPIES elements, not much better than the previous examples
{ /* ... */ }

for (auto& elem : dqDoubleData) // observes and/or modifies elements IN-PLACE
{ /* ... */ }

for (const auto& elem : dqDoubleData) // observes elements IN-PLACE
{ /* ... */ }
}</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">4</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">5</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">6</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">7</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">8</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">9</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">10</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">11</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">12</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">13</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">14</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">15</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">16</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">17</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">18</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">19</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">20</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">21</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">22</li></ul></pre>

<ul>
<li>下面的代码片段使用 <code>new</code> 运算符和指针声明来声明指针</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">double x = 12.34;
auto *y = new auto(x), **z = new auto(&x);</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul></pre>

<ul>
<li>下一个代码片段在每个声明语句中声明多个符号。请注意，每个语句中的所有符号将解析为同一类型。</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">auto x = 1, *y = &x, **z = &y; // Resolves to int.
auto a(2.01), *b (&a); // Resolves to double.
auto c = 'a', *d(&c); // Resolves to char.
auto m = 1, &n = m; // Resolves to int.</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">4</li></ul></pre>

<ul>
<li>此代码片段使用条件运算符 (<code>?:</code>) 将变量 <code>x</code> 声明为值为 <code>200</code> 的整数：</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">int v1 = 100, v2 = 200;
auto x = v1 > v2 ? v1 : v2;</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li></ul></pre>

<ul>
<li>下面的代码片段将变量 <code>x</code> 初始化为类型 <code>int</code>，将变量 <code>y</code>初始化对类型 <code>const int</code> 的引用，将变量 <code>fp</code> 初始化为指向返回类型 <code>int</code> 的函数的指针。</li>
</ul>

<pre class="prettyprint"><code class="language-c hljs has-numbering">int f(int x) { return x; }
int main()
{
auto x = f(0);
const auto & y = f(1);
int (*p)(int x);
p = f;
auto fp = p;
//...
}</code><ul class="pre-numbering"><li style="color: rgb(153, 153, 153);">1</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">2</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">3</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">4</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">5</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">6</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">7</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">8</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">9</li><li style="color: rgb(153, 153, 153);">10</li></ul></pre>

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参考：

<ul>
<li><a href="https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd293667.aspx" target="_blank">Microsoft Developer Network: auto(C++)</a></li>
<li>《C++ Primer(第五版)》 Stanley B. Lippman.</li>
</ul> </div>
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