【C++】auto & 范围for & nullptr

目录

一,auto

1,类型别名思考

2,auto 简介

3,auto 的使用细则

1,auto 与指针和引用结合起来使用

2,同一行定义多个变量

3,auto 不能推导的场景

二,基于范围的for循环

1,范围 for 的语法

2,范围 for 的使用条件

三,指针空值 nullptr


【C++】auto & 范围for & nullptr_第1张图片

一,auto

1,类型别名思考

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,经常体现在:

1,类型难于拼写

2,含义不明确导致容易出错

我们来看一段代码;

#include 
#include 
int main()
{
	std::map m{ { "apple", "苹果" }, { "orange",
   "橙子" },
	  {"pear","梨"} };
	std::map::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		//....
	}
	return 0;
}

std::map::iterator 是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错

聪明的同学可能已经想到:可以通过 typedef 给类型取别名,比如:

#include 
#include 
typedef std::map Map;
int main()
{
	Map m{ { "apple", "苹果" },{ "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
	Map::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		//....
	}
	return 0;
}

使用 typedef 给类型取别名确实可以简化代码,但是 typedef 有会遇到新的难题:

来看一段代码:

typedef char* pstring;
int main()
{
 const pstring p1;    // 编译成功还是失败?
 const pstring* p2;   // 编译成功还是失败?
 return 0;
}

【C++】auto & 范围for & nullptr_第2张图片

在编程时,常常需要把表达式的值赋值给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的 类型。然而有时候要做到这点并非那么容易,因此 C++11 给 auto 赋予了新的含义

2,auto 简介

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,大家可思考下为什么?

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。

来看一段代码;

#include
using namespace std;
int TestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();
	cout << typeid(b).name << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
	//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;
}

【C++】auto & 范围for & nullptr_第3张图片

auto 会自动匹配相对应的类型;

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。

3,auto 的使用细则

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&

继续先看一段代码;

#include
using namespace std;
int main()
{
	int x = 10;
	auto a = &x;
	auto* b = &x;
	auto& c = x;
	cout << typeid(a).name() << endl;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	*a = 20;
	*b = 30;
	c = 40;
	cout << x << endl;
	return 0;
}

【C++】auto & 范围for & nullptr_第4张图片

可以看到 auto 完全没有问题;

2,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

看代码:

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
}

使用 auto 时,同一行定义多个变量时,这些变量必须是相同的类型;

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)
{}

auto 不能作为参数类型;

2,auto 不能直接用来声明数组

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

【C++】auto & 范围for & nullptr_第5张图片

auto 声明不了数组;

为了避免与 C++9 8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

1,范围 for 的语法

在 C 语言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;
}

这是常规的也是让我们最熟悉的;

但是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;

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

举个例子:

void TestFor()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
		e *= 2;
	for (auto e : array)
		cout << e << " ";
}

【C++】auto & 范围for & nullptr_第6张图片

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

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 <

这是为什么呢?因为此时的 array 是指针,是地址,并不是代表数组,没有边界感,所有会报错;

三,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;
// ……
}

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;

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

【C++】auto & 范围for & nullptr_第7张图片

其实他们本质上是一个东西,但是编译器对其的判定却不相同;

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。

所以引进了nullptr 就代表 ( void* ) 0 代表真正意义上的空;

注意:

1,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

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

3,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 null

【C++】auto & 范围for & nullptr_第8张图片

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