c++11 auto 與 decltype 詳解

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一. auto簡介

程式設計時候常常需要把表示式的值付給變數,需要在宣告變數的時候清楚的知道變數是什麼型別。然而做到這一點並非那麼容易(特別是模板中)，有時候根本做不到。為了解決這個問題，C++11新標準就引入了auto型別說明符，用它就能讓編譯器替我們去分析表示式所屬的型別。和原來那些只對應某種特定的型別說明符(例如 int)不同。auto 讓編譯器通過初始值來進行型別推演。從而獲得定義變數的型別，所以說 auto 定義的變數必須有初始值。

 

//由val_1 和val_2相加的結果可以推斷出item的型別
auto item = val_1 + val_2;//item 型別初始化為val_1 + val_2相加後的型別,值為val_1+val_2相加的值。

 

    這裡的 item 的型別是編譯器在編譯的過程中通過val_1和val_2的型別相加後推算出來的。假如是val_1(int) + val_2(double),那麼item的型別就是double.

            使用auto也能在一個語句中宣告多個變數，因為一個宣告雨具只能有一個基本資料型別，所以該雨具所有變數的初始基本資料型別都必須是一樣的。在這裡一定要區別資料型別和型別修飾符！！

 

int i = 3;
auto a = i,&b = i,*c = &i;//正確: a初始化為i的副本,b初始化為i的引用,c為i的指標.
auto sz = 0, pi = 3.14;//錯誤,兩個變數的型別不一樣。

            編譯器推斷出來的auto型別有時候會跟初始值的型別並不完全一樣,編譯器會適當的改變結果型別使得其更符合初始化規則。

 

            首先，正如我們熟知的，使用引用其實是使用引用的物件，特別當引用被用作初始值的時候，真正參與初始化的其實是引用物件的值。此時編譯器以引用物件的型別作為auto的型別：

 

int i = 0 ,&r = i;//定義一個整數i,並且定義r為i的應用.
auto a = r; //這裡的a為為一個整數,其值跟此時的i一樣.

            由此可以看出auto會忽略引用，其次，auto一般會忽略掉頂層const，但底層const會被保留下來，比如當初始值是一個指向常量的指標時：

 

 

int i = 0;
const int ci = i, &cr = ci;  //ci 為整數常量,cr 為整數常量引用
auto a = ci;     // a 為一個整數, 頂層const被忽略
auto b = cr;     // b 為一個整數，頂層const被忽略
auto c = &ci;    // c 為一個整數指標.
auto d = &cr;    // d 為一個指向整數常量的指標(對常量物件區地址是那麼const會變成底層const)

            如果你希望推斷出auto型別是一個頂層的const，需要明確指出:

 

 

const auto f = ci;

            還可以將引用的型別設為auto,此時原來的初始化規則仍然適用(用於引用宣告的const都是底層const)：

 

 

auto &g = ci; //g是一個整數常量引用，繫結到ci。
auto &h = 42; // 錯誤：非常量引用的初始值必須為左值。
const auto &j = 42; //正確:常量引用可以繫結到字面值。

 

二. decltype簡介

 

            有的時候我們還會遇到這種情況，我們希望從表示式中推斷出要定義變數的型別，但卻不想用表示式的值去初始化變數。還有可能是函式的返回型別為某表示式的的值型別。在這些時候auto顯得就無力了，所以C++11又引入了第二種型別說明符decltype，它的作用是選擇並返回運算元的資料型別。在此過程中，編譯器只是分析表示式並得到它的型別，卻不進行實際的計算表示式的值。

 

decltype(f()) sum = x;// sum的型別就是函式f的返回值型別。

          

 

            在這裡編譯器並不實際呼叫f函式，而是分析f函式的返回值作為sum的定義型別。

            基本上decltype的作用和auto很相似，就不一一列舉了。對於decltype還有一個用途就是在c++11引入的後置返回型別。

 

三. decltype 和 auto 區別

 

            decltype在處理頂層const和引用的方式與auto有些許不同，如果decltype使用的表示式是一個變數，則decltype返回該變數的型別(包括頂層const和引用在內)。

 

const int ci = 42, &cj = ci;

decltype(ci) x = 0;   // x 型別為const int
auto z = ci;          // z 型別為int

decltype(cj) y = x;   // y 型別為const int&
auto h = cj;          // h 型別為int

           decltype還有一些值得注意的地方，我們先來看看下面這段程式碼：

 

 

int i = 42, *p = &i, &r = i;

decltype(i) x1 = 0;       //因為 i 為 int ,所以 x1 為int
auto x2 = i;              //因為 i 為 int ,所以 x2 為int

decltype(r) y1 = i;       //因為 r 為 int& ,所以 y1 為int&
auto y2 = r;              //因為 r 為 int& ,但auto會忽略引用，所以 y2 為int

decltype(r + 0) z1 = 0;   //因為 r + 0 為 int ,所以 z1 為int,
auto z2 = r + 0;          //因為 r + 0 為 int ,所以 z2 為int,

decltype(*p) h1 = i;      //這裡 h1 是int&， 原因後面講
auto h2 = *p;             // h2 為 int.

           如果表示式的內容是解引用操作，則decltype將得到引用型別。正如我們所熟悉的那樣，解引用指標可以得到指標所指物件，而且還可以給這個物件賦值。因此decltype(*p)的結果型別就是int&.

 

           decltype和auto還有一處重要的區別是，decltype的結果型別與表達形式密切相關。有一種情況需要特別注意：對於decltype 所用表示式來說，如果變數名加上一對括號，則得到的型別與不加上括號的時候可能不同。如果decltype使用的是一個不加括號的變數，那麼得到的結果就是這個變數的型別。但是如果給這個變數加上一個或多層括號，那麼編譯器會把這個變數當作一個表示式看待，變數是一個可以作為左值的特殊表示式，所以這樣的decltype就會返回引用型別：

 

int i = 42;

//decltype(i)   int  型別
//decltype((i)) int& 型別

 

 

           這裡再指出一個需要注意的地方就是 = 賦值運算子返回的是左值的引用。換句話意思就是說 decltype(i = b)  返回型別為 i 型別的引用。仔細看下面這段程式碼：

 

int main()
{
    int i = 42;

    decltype(i = 41) x = i;

    auto y = i;

    auto& z = i;

    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d\n", i,x,y,z);

    i--;

    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d\n", i, x, y, z);

    x--;

    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d\n", i, x, y, z);

    y--;

    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d\n", i, x, y, z);

    z--;

    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d\n", i, x, y, z);

    return 0;
}

執行結果為：

 

i x y z 此時為： 42 42 42 42
i x y z 此時為： 41 41 42 41
i x y z 此時為： 40 40 42 40
i x y z 此時為： 40 40 41 40
i x y z 此時為： 39 39 41 39

     
           由上面的程式碼和執行結果可以看出來，1.decltype(i = 41)中的賦值語句並沒有真正的執行。2. decltype(i = 41)返回的其實是int&，也就是說x 其實是 i 的引用。

 

 

 

瞭解了auto 和 decltype後，以後在使用的過程中一定要分清兩者的區別，防止在定義的時候產生const 與非const 以及引用 與非引用 的差別！！