七、auto 关键字 (C++11)

1、类型名思考

在代码编写过程中，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：

• 类型难于拼写；
• 含义不明确导致容易出错；

例如下面 m 和 it 变量的类型：

#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；可能聪明的同学可能已经想到：我们可以通过 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"} };
  {
    //....
  }
  return 0;
}

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

2、auto 的概念

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；因为当函数调用结束后，函数的栈帧会被销毁，那么存在于函数栈帧中的局部变量自然也会被销毁，这就使得 auto 修饰失去了意义；

而在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();
  //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
  cout << typeid(b).name() << endl;
  cout << typeid(c).name() << endl;
  cout << typeid(d).name() << endl;
  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。

3、auto 的使用细则

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&：

在同一行定义多个变量

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：

4、auto 不能推倒的场景

(1)、auto不能作为函数的参数，因为不是所有的参数都有初始化表达式，因此编译器可能无法推导出a的实际类型，所以直接规定auto不能作为函数形参：

(2)、 auto不能直接用来声明数组：数组需要根据元素类型及个数来开辟空间，而数组名代表指针，因此 auto 无法推导：

(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C++11提供的新式for循环，还有lambda表达式等进行配合使用。

八、基于范围的 for 循环 (C++11)

1、范围 for 的用法

在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循环后的括号被冒号分为两部分：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 };
  //使用引用进行迭代--可以修改原数组
  for (auto& e : array)
    e *= 2;
  //使用局部变量进行迭代--不能修改原数组
  for (auto e : array)
    cout << e << " ";
  cout << endl;  //换行
}

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

范围 for 的使用有如下条件限制：

(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 和 end 的方法，begin 和 end 就是 for 循环迭代的范围；比如下面代码的范围就是不确定的：

void TestFor(int array[])
{
    for(auto& e : array)
        cout<< e <<endl;
}

(2)、 迭代的对象要实现++和==的操作；(关于迭代器我们以后会学习，现在大家了解一下就可以了)

九、指针空值 nullptr (C++11)

在C语言中，通常我们在定义一个指针变量的时候会将其初始化为 NULL，避免后面对其错误使用造成野指针越界访问问题；其实这里的 NULL 是C语言中定义的一个宏，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

我们可以看到，对于C语言来说，NULL 其实是数字0被强转为指针类型，相当于0处的地址；而对于C++来说，NULL 则被直接解释为数字0；虽然 0 和 (void*)0 二者在数值上相同，但是他们的类型是不相同的，一个是整形，另一个是指针；这就导致使用时会出现一些问题，比如下面这个例子：

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；

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，必须对其进行强转为 (void *)0。

为了解决这个问题，C++11中专门为空指针设计了一个关键字 – nullptr，用来弥补C++98中空指针NULL存在的缺陷。(可以认为，nullptr 就是 (void*)0 )

nullptr 注意事项

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

型是不相同的，一个是整形，另一个是指针；这就导致使用时会出现一些问题，比如下面这个例子：

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；

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，必须对其进行强转为 (void *)0。

为了解决这个问题，C++11中专门为空指针设计了一个关键字 – nullptr，用来弥补C++98中空指针NULL存在的缺陷。(可以认为，nullptr 就是 (void*)0 )

nullptr 注意事项

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