C++特性——auto关键字、范围for、指针空值nullptr

本篇是关于C++特性的最后一篇。在前面我们学习了C++引用、I/O流、inline内联函数等诸多特性。如果感兴趣，可以看看：
C++特性——命名空间、I/O流以及缺省参数
C++特性——引用与指针详解
C++特性——inline内联函数

1. auto关键字

在写代码时，我们常常会遇到定义变量时变量的类型名太长的情况，例如：

namespace lwj
{
	struct Stack
	{
		Stack()
		{
			_a = nullptr;
			_top = 0;
		}

		int* _a;
		int _top;
	};
}

int main()
{
	lwj :: Stack st;
	lwj :: Stack st_bak = st;
    
    return 0；
}

我们发现，变量st、st_bak的类型名实在是太长了，有没有什么办法解决呢？

C++引入了auto这个关键字来解决这个问题。

7.1 auto的功能

auto关键字可以自动识别变量的类型。

例如：

lwj :: Stack st;
auto st_bak = st;

int a = 1;
auto a_bak = a;

auto b = 1.0;

//typeid可以打印一个变量的类型
cout << typeid(st).name() << endl;
cout << typeid(st_bak).name() << endl;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(a_bak).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;

output:

struct lwj::Stack
struct lwj::Stack
int
int
double

1.2 关于auto关键字的细节

1. 使用auto关键字必须初始化：

   auto num;
   //会报错：“num”: 类型包含“auto”的符号必须具有初始值设定项
   

   这是因为：

   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。

2. 用auto关键字初始化指针变量时，*可带可不带：声明引用时，&必须带上

   int a = 1;
   
   auto ptr = &a;
   auto* ptr_bak = &a;
   auto& num = a;
   
   cout << typeid(ptr).name() << endl;
   cout << typeid(ptr_bak).name() << endl;
   cout << typeid(num).name() << endl;
   

   output:

   int *
   int *
   int
   

3. 在同一行定义多个变量

   在同一行用auto关键字定义多个变量时，这些变量必须是相同的类型。例如：

   auto num1 = 1, num2 = 2.0;
   /*
   会报错：
       error C3538: 在声明符列表中，“auto”必须始终推导为同一类型
       message : 可能是“int”
       message : 或    “double”
   */
   

4. auto关键字不能做函数形参

   例如：

   void Func(auto num1){}
   //会报错：参数不能为包含“auto”的类型
   //因为auto并不能确定num1的类型
   

5. auto关键字不能声明数组

   例如：

   auto Num[3] = { 1, 2, 3 };
   //会报错：
   /*
   	“auto [3]”: 数组不能具有其中包含“auto”的元素类型
   	error C3535: 无法推导“auto [3]”的类型(依据“initializer list”)
   	error C2440: “初始化”: 无法从“int”转换为“std::initializer_list”
   	message : 无构造函数可以接受源类型，或构造函数重载决策不明确
   */
   

2. 范围for

在C++中，我们可以用这样一个循环来输出一个数组：

int Num[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

for (auto i : Num)
{
    cout << i << ' ';
}

• 这样的for循环叫做范围for
• for (auto i : Num)中，:前的内容表示用于范围内迭代的变量，例如上面的代码，就是依次取数组Num的数据赋值给i
• :后的内容就表示循环迭代的范围。

我们可以用下面的操作实现将数组内的每个数变为原来的两倍：

//将用于迭代的变量声明为引用，这样每次迭代i就是数组内每个数据的别名
for (auto& i : Num)
{
    i *= 2;
}

2.1 限制条件

要使用范围for，就要确保迭代的范围时明确的。

例如下面的用法就是错误的：

void Print(int* nums)
{
    //nums是一个指针，没有明确的迭代范围。用法错误
	for (int i : nums)
		cout << i << ' ';
}

int main()
{
	int Num[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

	Print(Num);

	return 0;
}

3. 指针空值nullptr

先来看下面的代码：

void Func(int* ptr)
{
	cout << "int*" << endl;
}

void Func(int num)
{
	cout << "int" << endl;
}

int main()
{
	Func(NULL);
	Func((int*)NULL);

	return 0;
}

output:

int
int*

这下有些小伙伴就会疑惑了：

以前我们学习C语言时，初始化指针变量都是这么定义的：int* ptr = NULL。我们用NULL初始化指针变量，为什么**NULL会被认定为整形**呢？

• 实际上，NULL实际上是库中的宏定义：

  #define NULL 0
  

• 我们也可以用typeid来查看一下NULL的类型：

  cout << typeid(NULL).name() << endl;
  

  output:

  int
  

因此，为了避免上述的尴尬，在C++中，如果要让一个指针为空时，我们可以用关键字nullptr。例如：

int* ptr = nullptr;

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至此，关于C++的特性我们就已经有了基本的了解。
下一个篇章，我们将开启对C++类和对象的学习，感兴趣的小伙伴可以订阅此专栏。
本篇完。