【C++11】——auto关键字、范围for与指针控制nullptr

1.auto关键字

1.1 auto简介

1.2 auto使用规则

1.auto关键字

1.1 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。

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。

简单来说：先前定义变量要在变量前指定类型，使用auto可以不指定类型，让右边赋的值进行推导，如示例：
int a = 10;
auto b = a;
auto c = 'a';
这里a的类型是整型，那么自动推出b的类型为int，而'a'为char类型，自然c就是char类型。

补充：

这里补充一个知识点：typeid().name。它是专门用来输出一个变量的类型，返回的是一个字符串。

代码演示：
int TestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	const int a = 10;
	auto b = a;
	auto m = &a;
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();
	cout << typeid(b).name() << endl; // int
	cout << typeid(m).name() << endl; // int const *
	cout << typeid(c).name() << endl; // char 
	cout << typeid(d).name() << endl; // int
	//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;
}
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。

1.2 auto使用规则

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;//可以不加*
	auto& c = x;//必须加&
	cout << typeid(a).name() << endl; // int*
	cout << typeid(b).name() << endl; // int*
	cout << typeid(c).name() << endl; // int
	*a = 20;
	*b = 30;
	c = 40;
	return 0;
}
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
}

1.3 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不能做返回值
auto Test()
{
	return 10; // err
}
(3)auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
	int a[] = { 1,2,3 };
	auto b[] = { 4，5，6 }; //err 错误
}
(4)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

(5)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。

1.4 auto的实际应用价值

1、类型很长时，懒得写，可以让它自动推导
#include<map>
#include<string>
int main()
{
	std::map<std::string, std::string>dict;
	dict["sort"] = "排序";
	dict["string"] = "字符串";
//auto意义之一：类型很长时，懒得写，可以让它自动推导
	std::map<std::string, std::string>::iterator it = dict.begin();
	auto it = dict.begin();
	return 0;
}
使用auto就可以简化前面定义过长类型的代码，使其自动判断类型。

2、基于范围的for循环

具体见见下文。

2. 范围for

2.1 范围for的语法

在C语言中，如若我们要打印一串数组中的数据，我们可以这样写：
void TestFor()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		array[i] *= 2;
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		cout << array[i] << " "; // 2 4 6 8 10
}
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。

因此在C++中，我们可以这样“玩”：
void TestFor()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		array[i] *= 2;
	for (auto e : array)
		cout << e << " "; // 2 4 6 8 10
}
此段代码就是范围for，它可以自动遍历，它会依次取数组中的数据赋值给e，自动判断结束。

可现在我想对数组进行修改，使数组中每一个数字除以2，该怎么做呢？是如下这样嘛？

为什么按照图示的修改并没有起到作用呢？注意看范围for的规则，依次取数组中的数据赋值给e，这也就说明了e是数组中每个值的拷贝，e的改变不会影响数组。此时也就需要我们用到引用了，当我们给其取别名时，e的修改就会影响到原数组。
void TestFor()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int); ++i)
		array[i] *= 2;
	for (auto e : array)
		cout << e << " "; // 2 4 6 8 10
	cout << endl;
	for (auto& e : array)
		e /= 2;
	for (auto e : array)
		cout << e << " "; //1 2 3 4 5
}
补充：

1、范围for里的auto也可以写成int，不过最好还是写成auto，毕竟auto可以自动推出数组的类型嘛，不用auto还要自己手动设置。把e改成其它的变量也是可以的，不强求。

2、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。

2.2 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;
}
用范围for必须是数组名，C语言有规定参数传递的过程中不能是数组，这里的形参是指针，自然不能用范围for的规则了。

2、迭代的对象要实现++和==的操作。(关于迭代器，以后会讲，现在简要了解一下就可以了）。

3. 指针空值nullptr

在良好的C/C++编程习惯中，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;
	// ……
}
但是在C++中，我们推荐使用它：int* p3 = nullptr;

前者中，NULL和0在C++其实是等价的，都不规范。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
如果没有定义宏，如果在cplusplus里，NULL被定义成0。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。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：

程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(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：

在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。

在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。

为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用nullptr。

【C++11】——auto关键字、范围for与指针控制nullptr

1.auto关键字

1.1 auto简介

1.2 auto使用规则

1.3 auto不能推导的场景

1.4 auto的实际应用价值

2. 范围for

2.1 范围for的语法

2.2 范围for的使用条件

3. 指针空值nullptr

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