C++11特性：auto關鍵字

前言

本文的內容已經不新鮮了。關於auto，翻來覆去被人知道的都是這些東西，本文並沒有提出新穎的auto用法。
本人原是痛恨博客一篇篇都是copy而來缺乏新意的探索，當然，本文不是copy而來，但發布這樣一篇大家皆知的文章心裡甚是惶恐。

本文對auto的內容加以整理，權當是自己的復習筆記了。

C++98 auto

早在C++98標准中就存在了auto關鍵字，那時的auto用於聲明變量為自動變量，自動變量意為擁有自動的生命期，這是多余的，因為就算不使用auto聲明，變量依舊擁有自動的生命期：

int a =10 ;  //擁有自動生命期
auto int b = 20 ;//擁有自動生命期
static int c = 30 ;//延長了生命期

C++98中的auto多余且極少使用，C++11已經刪除了這一用法，取而代之的是全新的auto：變量的自動類型推斷。

C++11 auto

auto可以在聲明變量的時候根據變量初始值的類型自動為此變量選擇匹配的類型，類似的關鍵字還有decltype。舉個例子：

    int a = 10;
    auto au_a = a;//自動類型推斷，au_a為int類型
    cout << typeid(au_a).name() << endl;

typeid運算符可以輸出變量的類型。程序的運行結果輸出了

int

這種用法就類似於C#或java中的var關鍵字。auto的自動類型推斷發生在編譯期，所以使用auto並不會造成程序運行時效率的降低。而是否會造成編譯期的時間消耗，我認為是不會的，在未使用auto時，編譯器也需要得知右操作數的類型，再與左操作數的類型進行比較，檢查是否可以發生相應的轉化，是否需要進行隱式類型轉換。

auto的用法

上面舉的這個例子很簡單，在真正編程的時候也不建議這樣來使用auto，直接寫出變量的類型更加清晰易懂。下面列舉auto關鍵字的正確用法。

用於代替冗長復雜、變量使用范圍專一的變量聲明。

想象一下在沒有auto的時候，我們操作標准庫時經常需要這樣：

#include<string>
#include<vector>
int main()
{
    std::vector<std::string> vs;
    for (std::vector<std::string>::iterator i = vs.begin(); i != vs.end(); i++)
    {
        //...
    }
}

這樣看代碼寫代碼實在煩得很。有人可能會說為何不直接使用using namespace std，這樣代碼可以短一點。實際上這不是該建議的方法（C++Primer對此有相關敘述）。使用auto能簡化代碼：

#include<string>
#include<vector>
int main()
{
    std::vector<std::string> vs;
    for (auto i = vs.begin(); i != vs.end(); i++)
    {
        //..
    }
}

for循環中的i將在編譯時自動推導其類型，而不用我們顯式去定義那長長的一串。

在定義模板函數時，用於聲明依賴模板參數的變量類型。

template <typename _Tx,typename _Ty>
void Multiply(_Tx x, _Ty y)
{
    auto v = x*y;
    std::cout << v;
}

若不使用auto變量來聲明v，那這個函數就難定義啦，不到編譯的時候，誰知道x*y的真正類型是什麼呢？

模板函數依賴於模板參數的返回值

template <typename _Tx, typename _Ty>
auto multiply(_Tx x, _Ty y)->decltype(_Tx*_Ty)
{
    return x*y;
}

當模板函數的返回值依賴於模板的參數時，我們依舊無法在編譯代碼前確定模板參數的類型，故也無從知道返回值的類型，這時我們可以使用auto。格式如上所示。
decltype操作符用於查詢表達式的數據類型，也是C++11標准引入的新的運算符，其目的也是解決泛型編程中有些類型由模板參數決定，而難以表示它的問題。
auto在這裡的作用也稱為返回值占位，它只是為函數返回值占了一個位置，真正的返回值是後面的decltype(_Tx*_Ty)。為何要將返回值後置呢？如果沒有後置，則函數聲明時為：

decltype(_Tx*_Ty)multiply(_Tx x, _Ty y)

而此時_Tx,_Ty還沒聲明呢，編譯無法通過。

注意事項

• auto 變量必須在定義時初始化，這類似於const關鍵字。

• 定義在一個auto序列的變量必須始終推導成同一類型。例如：

      auto a4 = 10, a5 = 20, a6 = 30;//正確
      auto b4 = 10, b5 = 20.0, b6 = 'a';//錯誤,沒有推導為同一類型

  使用auto關鍵字做類型自動推導時，依次施加一下規則：

• 如果初始化表達式是引用，則去除引用語義。

      int a = 10;
      int &b = a;
  
  auto c = b;//c的類型為int而非int&（去除引用）
  auto &d = b;//此時c的類型才為int&
  
  c = 100;//a =10;
  d = 100;//a =100;

• 如果初始化表達式為const或volatile（或者兩者兼有），則除去const/volatile語義。

      const int a1 = 10;
      auto  b1= a1; //b1的類型為int而非const int（去除const）
      const auto c1 = a1;//此時c1的類型為const int
      b1 = 100;//合法
      c1 = 100;//非法

• 如果auto關鍵字帶上&號，則不去除const語意。

      const int a2 = 10;
      auto &b2 = a2;//因為auto帶上&，故不去除const，b2類型為const int
      b2 = 10; //非法

  這是因為如何去掉了const，則b2為a2的非const引用，通過b2可以改變a2的值，則顯然是不合理的。

• 初始化表達式為數組時，auto關鍵字推導類型為指針。

      int a3[3] = { 1, 2, 3 };
      auto b3 = a3;
      cout << typeid(b3).name() << endl;

  程序將輸出

  int *

• 若表達式為數組且auto帶上&，則推導類型為數組類型。

      int a7[3] = { 1, 2, 3 };
      auto & b7 = a7;
      cout << typeid(b7).name() << endl;

  程序輸出

  int [3]

• 函數或者模板參數不能被聲明為auto

  void func(auto a)  //錯誤
  {
      //... 
  }

• 時刻要注意auto並不是一個真正的類型。
  auto僅僅是一個���位符，它並不是一個真正的類型，不能使用一些以類型為操作數的操作符，如sizeof或者typeid。

      cout << sizeof(auto) << endl;//錯誤
      cout << typeid(auto).name() << endl;//錯誤

C++11特性：decltype關鍵字 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/126522.htm

參考資料：《深入理解C++11》 pdf下載 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/126521.htm