C++超详细讲解auto与nullptr的使用

2024-04-02 19:55

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一. auto关键字

1. auto介绍

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。

但是在C++11开始，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();
     //打印类型
     cout << typeid(b).name() << endl;
     cout << typeid(c).name() << endl;
     cout << typeid(d).name() << endl;
     return 0;
}

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（自定义类型也可以）。

auto ａ; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化

2. 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;
     const int y = 20;
     //推断没有带解引用操作符的整形指针
     auto a = &x;
     auto a2 = &y;
     //推断带解引用操作符的整形指针
     auto* b = &x;
     //auto* b = x;//注意别写成这样，左边推导一定是指针，ｘ是整形，这样是会报错的
     auto* b2 = &y;
     //推断引用类型
     auto& c = x;
     auto& c2 = y;
     //打印类型
     cout << typeid(a).name() << endl;
     cout << typeid(b).name() << endl;
     cout << typeid(c).name() << endl;
     cout << typeid(a2).name() << endl;
     cout << typeid(b2).name() << endl;
     cout << typeid(c2).name() << endl;
     return 0;
}

这里发现了一个问题，我们用const修饰了y，但是推导出来的引用类型居然没有被const修饰，但是我们在写代码的时候不加const编译器一定会报错，要注意这里的这个问题

（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
}

3. auto不能推导的场景

auto不能作为函数的参数和返回值

// 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)
{}
//不然接收和传参不知道怎么传参和接收
auto TestAuto(int a)
{}

auto不能直接用来声明数组

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

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

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。

二. 基于范围的for循环(C++11)

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()
{
     //依次自动取array中的数据赋值给e，自动判断结束
     int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
     for(auto& e : array)
     e *= 2; 
     for(auto e : array)
     cout << e << " ";
}

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。

以下代码就有问题，因为for的范围不确定：

（数组传参，数组会退化成指针，所以这里接受的是指针，就导致了范围是不确定的）

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

（２）迭代的对象要实现++和==的操作

三. 指针空值nullptr(C++11)

C++98中的指针空值，在C/C++中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。如果一个指针没有合法的指向，我们基本都是按照如下方式对其进行初始化：

void TestPtr()
{
     int* p1 = NULL;
     int* p2 = 0;
}

但是，这里的NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

可以看到，NULL可能被定义为字面常量0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。但是不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

void fun(int)
{
     cout<<"fun(int)"<<endl;
}
void fun(int*)
{
     cout<<"fun(int*)"<<endl;
}
int main()
{
     fun(0);
     fun(NULL);
     fun((int*)NULL);
     return 0;
}

程序本意是想通过fun(NULL)调用指针版本的fun(int*)函数，但是由于NULL被定义成0，因此与程序的初衷相悖。在C++98中，字面常量0既可以是一个整形数字，也可以是无类型的指针(void*)常量，但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void *)0。

注意：