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C++学习随笔(3)——auto和for

非宁静不致远 2024-03-11 阅读 7

本章我们来学习一下C++中的神奇的auto和for,此外,我们补充一下C++中代表空指针的关键字。

目录

1. auto关键字(C++11)

1.1 类型别名思考

1.2 auto简介

1.3 auto的使用细则

(1)auto与指针和引用结合起来使用

(2) 在同一行定义多个变量

1.4 auto不能推导的场景

2. 基于范围的for循环(C++11)

2.1 范围for的语法

2.2 范围for的使用条件

补充:

3. 指针空值nullptr(C++11)

3.1 C++98中的指针空值


1. auto关键字(C++11)

1.1 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

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

std::map<std::string, std::string>::iterator 是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错。可以通过typedef 给类型取别名来解决,比如:

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> 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:

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;
}

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 auto 赋予了新的含义。

1.2 auto简介

        在早期C/C++ 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

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;
}

【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

1.3 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 auto* 没有任何区别,但用 auto 声明引用类型时则必须 &

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;
    return 0;
}

(2) 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
}

1.4 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 不能直接用来声明数组

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

(3)  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

(4) 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。

2. 基于范围的for循环(C++11)

2.1 范围for的语法

C++98 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;
}

        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

void TestFor()
{
        int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        for(auto& e : array)
            e *= 2;
        for(auto e : array)
            cout << e << " ";
        return 0;
}

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 end 的方法, begin 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;
}

(2)  迭代的对象要实现 ++ == 的操作 ( 关于迭代器这个问题,以后会讲,现在提一下,没办法

讲清楚,现在大家了解一下就可以了 )

补充:

3. 指针空值nullptr(C++11)

3.1 C++98中的指针空值

        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;
}

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。

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。

       

本章完!

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