C++入门 | auto关键字、范围for、指针空值nullptr

简介: C++入门 | auto关键字、范围for、指针空值nullptr

C++入门 | auto关键字、范围for、指针空值nullptr

一、auto 关键字

1. auto 简介

在C++中,auto是一个关键字,用于自动推断变量的类型。使用auto可以省略变量的类型声明,是具有自动存储器的局部变量,编译器会根据变量的初始值自动推断出变量的类型。


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。

举例代码:

#include<iostream>
using namespace std;
int Test()
{
  return 8;
}
int main()
{
  int a = 10;
  auto b = a;
  auto c = 'c';
  auto d = Test();
  cout << typeid(b).name() << endl;
  cout << typeid(c).name() << endl;
  cout << typeid(d).name() << endl;
  return 0;
}

输出结果:

auto关键字可以用于任何有初始值的表达式,包括函数返回值、lambda表达式等。


auto关键字的使用有以下几个注意点:


auto不能用于函数参数、函数返回值、类的成员变量等地方,只能用于局部变量。

auto并不会引入运行时的开销,编译器在编译时就会将auto推断为具体的类型。

auto的推断结果是根据变量的初始值来推断类型的,如果变量的初始值是引用类型,则auto推断出的类型也是引用类型。

2. auto 如何使用 ?

2.1 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&

举例代码:

#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;
    return 0;
}

输出结果:

2.1 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
}

3. auto 不能推导的场景

在C++中,关键字auto用于自动推导变量的类型,但也有一些情况下auto无法进行推导,包括:

  1. auto不能作为函数参数
void TestAuto(auto a)
{
  // 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
}
  1. auto不能直接用来声明数组
void TestAuto()
{
    int a[] = {1,2,3};
    auto b[] = {4,5,6}; //编译失败
}

3.auto不能用于非静态成员变量,auto只能用于函数内部的局部变量,无法用于类的非静态成员变量。


4.auto不能推导出无法在编译时确定类型的表达式,例如使用函数返回值或运行时计算的表达式作为初始化值。


5.如果使用auto初始化的变量有多个初始化表达式,并且它们的类型不一致,那么编译器无法确定确切的类型,从而无法进行推导。

二、范围for

1. 范围for的语法

在C++98中要遍历一个数组,要按照以下方式进行:

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。


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。

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

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;
}

2. C++的范围for循环(也称为“foreach循环”)

用于便捷地遍历一个容器(如数组、向量、列表等)中的每一个元素。范围for循环的语法如下:

for (auto element : container)
{
    // 执行操作
}

其中,element是容器中的元素,container是要遍历的容器。

三、指针空值nullptr

1. nullptr简介

指针空值nullptr是C++11引入的一个特殊值,用于表示空指针。

在C++中,指针用来存储内存地址,当一个指针没有被初始化时,它的值是不确定的。nullptr可以被用来初始化指针,表示该指针不指向任何有效的内存地址。


在C++11之前,通常使用NULL宏来表示空指针,但NULL宏的定义可能是0或者(void*)0。由于0有特殊含义,因此使用nullptr来表示空指针更加明确和安全。

使用nullptr的示例:

int* ptr = nullptr; // 初始化一个空指针 
if (ptr == nullptr)
{ 
  // 执行一些操作   
}

注意:nullptr只能用于指针类型,不能用于整数类型。如果将nullptr赋值给整数类型的变量,会引发编译错误。

2. nullptr的使用注意

  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nullptr。

3. C++98中的指针空值(NULL)

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;
  // ……
}

4. 为什么要用nullptr代替NULL ?

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,比如下面代码:

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(void *)0。

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