这是C++11新特性介绍的第二部分,涉及到C++11这次更新中较为重要的特性类型推断(auto)与类型获取(decltype)。
不想看toy code的读者可以直接拉到文章最后看这部分的总结。
简单的类型推断
C++11新标准中增加了auto类型说明符,可以让编译器帮我们分析表达式的类型。
double val1 = 1.1, val2 = 2.2; auto sum = val1 + val2; auto val3 = 0.3, *p = &val3; //auto val4 = 0, val5 = 0.0; // wrong. different types. //auto sum2; // wrong, auto type must be initialized. double val6 = 1.6, &rval6 = val6; auto aval6 = rval6; aval6 = 6.0; // aval6 is not a reference. cout<<"test simple auto:\n"<<val1<<'\t'<<val2<<'\t'<<sum<<'\t'<<val3<<'\t'<<p<<'\t'<<val6<<'\t'<<rval6<<'\t'<<aval6<<endl;
需要注意的是
1.使用auto定义的变量必须有初始值,不然无法进行类型推断
2.在同一条语句中使用auto定义的变量,其基础类型必须一致
const和auto
auto在进行类型推断时,一般会忽略顶层const(top-level const),而保留底层const(low-level const)。如果想要保留顶层const,则必须显式的在auto前添加const指示符。
所谓顶层const,指的是当前的数据类型本身是常量,如double,int或者相关的指针本身是常量;
而底层const,指的是如指针、引用等复合类型,其所指向的数据类型是常量。
const int val7 = 1, &rval7 = val7; auto aval7 = val7; // remove top-level const aval7 = 7; auto aval8 = rval7; // remove top-level const aval8 = 8; auto aval9 = &val6; // not const *aval9 = 9; auto aval10 = &val7; // keep low-level const //*aval10 = 10; // wrong. const int can't be changed. const auto aval11 = val7; // top-level const auto //aval11 = 11; // wrong. const int can't be changed. auto &aval12 = val7; // keep top-level const //aval12 = 12; // wrong. const reference auto &aval13 = val6; aval13 = 13.0; //auto &aval14 = 42; // wrong. must be const auto const auto &aval15 = 15; //aval15 = 16; // wrong. const reference. //auto &aval16 = aval7, *aval17 = &val7; // wrong. type not consistent cout<<"test auto and const:\n"<<val7<<'\t'<<rval7<<'\t'<<aval7<<'\t'<<aval8<<'\t'<<*aval9<<'\t'<<aval10<<'\t'<<aval11<<'\t'<<aval12<<'\t'<<aval13<<'\t'<<aval15<<endl;
当定义一个auto的引用时,顶层const被保留,如上述测试代码中的aval12所示。另外,输出的结果中,有些数值可能和预想的不太一样,可以思考一下是为什么^_^(Tips: 和引用有关)。
类型获取decltype
decltype(expr)可以获得expr表达式对应的类型,并且不会对expr具体求值。
int d() { cout<<"This function shouldn't be called."<<endl; return 17; } decltype(d()) dval17 = 15.2; cout<<"test decltype:\n"<<dval17<<endl;
decltype与const
decltype处理const的方式与auto不同。
1.如果decltype中的表达式是一个变量,那么返回该变量的类型(包括顶层const)
2.如果decltype中的表达式不是变量,则返回该表达式结果对应的类型。
看上去没啥区别?其实这里的规则导致了decltype(r+0) decltype((i))这种诡异的写法。还是具体看代码吧。
decltype(val7) val18 = 0; decltype(rval7) val19 = val18; //val19 = 10; // wrong. val19 is a reference to const int. cout<<"test decltype and const:\n"<<val18<<'\t'<<val19<<endl; //double *pval20 = &val6; //decltype(*pval20) val21; // wrong. decltype(*pval20) = double&, must be initialized. decltype(rval6 + 0) val22; //decltype((val6)) val23; //wrong. decltype((val6)) == double&, must be initialized. decltype(val6) val24; cout<<"test decltype and reference:\n"<<val22<<'\t'<<val24<<endl;
上面代码中需要注意的地方有:
1.val21处,如果decltype中的表达式是一个解引用操作,那么将得到一个引用类型,所以必须初始化。
2.val22处,rval6是一个引用类型(double&),如果我们需要获得这个引用的基础类型(即double),那么使用rval6 + 0这样一个表达式,显然这个表达式的结果将不是引用了。
3.val23和val24处,如果decltype中的变量加上了括号,那么就会被当作表达式处理;而变量是一种可以作为左值被赋值的特殊表达式,因此decltype对于这种带括号的变量(val23处),就会得到一个引用类型。
使用auto缩写类型
string name = "Yubo"; auto length = name.size(); cout<<"test auto with complex type:\n"<<length<<endl;
不用费劲写string::size_type了^o^
使用auto简化声明
声明指向数组的指针总是一件令人痛苦的事情:
int val25[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} }; cout<<"test auto to simplify type:\n"; cout<<"old way:\n"; for(int (*p)[4] = val25; p != val25 + 3; p++) { for(int *q = *p; q != *p + 4; q++) { cout<<*q<<'\t'; } cout<<'\n'; }
有了auto之后,我们可以像下面这样清爽:
cout<<"new way:\n"; for(auto ap = val25; ap != val25 + 3; ap++) { for(auto aq = *ap; aq != *ap + 4; aq++) { cout<<*aq<<'\t'; } cout<<'\n'; }
使用decltype简化函数返回类型
如果我们已经知道某个函数会返回什么对象,然而这个对象又是一个类型复杂不好写的对象,那么decltype就可以派上用场了。
int odd[] = {1, 3, 5, 7, 9}; int even[] = {0, 2, 4, 6, 8}; decltype(odd) *get_odd_or_even(int i) { return (i % 2) ? &odd : &even; } auto val26 = get_odd_or_even(1); cout<<"test decltype to simplify func return type:\n"; for(auto p = begin(*val26); p != end(*val26); p++) { cout<<p<<' '<<*p<<'\t'; } cout<<endl;
使用auto动态分配内存
auto可以和new配合,来动态分配内存,并进行初始化。
auto val27 = new auto(val24); auto val28 = new auto(name); cout<<"test auto to new object with a given obj:\n"; cout<<*val27<<'\t'<<*val28<<'\t'<<val28<<'\t'<<&name<<endl; auto val29 = new auto(odd); // right. can use auto to new a pointer to an array for(auto p = *val29; p != *val29 + 5; p++) { cout<<p<<' '<<*p<<'\t'; } cout<<endl; //auto val30 = new auto[10](val24); // wrong. can't use auto to new an array int *val31 = new int[10]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // this is right cout<<val31<<'\t'<<val31[0]<<"to"<<val31[9]<<endl;
这里有几处需要留意的地方:
1.val29处,只是new出了一个指向数组的指针,并没有复制数组的值。因此在下面循环中打印出的p值(地址)和odd数组的地址是一样的。
2.不可以使用auto来分配一个动态数组。这是因为使用new分配数组时,不支持圆括号的初始化方式,只支持花括号的列表初始化方式。
总结
- 可以使用auto说明符,让编译器帮我们推断类型。
- auto在进行类型推断时,一般会忽略顶层const(top-level const),而保留底层const(low-level const)。
- decltype(expr)可以获得expr表达式对应的类型,并且不会对expr具体求值。
- decltype(rval + 0)可以获得值类型(非引用),decltype(*p)获得引用类型,decltype((val))获得引用类型。
- 使用auto可以缩写一些复杂难写的类型。
- 使用auto可以简化类型声明,尤其是数组和指针混合的声明。
- 在知道某一函数会返回什么对象时,可以使用decltype可以简化函数返回类型。
- auto和new可以配合以动态分配内存,但是不能用于动态分配数组。
完整代码详见 auto_decltype.cpp