【C++】auto 范围for nullptr

news2024/11/17 20:29:44

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

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 <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::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 <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：

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;
}

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

在早期 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<iostream>
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;
}

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<iostream>
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;
}

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};
}

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；

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

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 << " ";
}

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 <<endl;
}

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;
}

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