C++超詳細講解auto與nullptr的使用

更新時間：2022年05月16日 15:04:18 作者：Hiland.

C++11提供了nullptr用來取代0或者NULL。在C++11之前，使用NULL為空指針賦初值，但NULL其實就是0，這時會把NULL當成0來用；在C++11中，我們在聲明一個變量或對象，指定它的類型時，可以不使用變量本身的類型而使用auto替代

一. auto關鍵字

1. auto介紹

在早期C/C++中auto的含義是：使用auto修飾的變量，是具有自動存儲器的局部變量。

但是在C++11開始，賦予了auto全新的含義即：auto不再是一個存儲類型指示符，而是作為一個新的類型指示符來指示編譯器，auto聲明的變量必須由編譯器在編譯時期推導而得。

int TestAuto()
{
     return 10;
}
int main()
{
     int a = 10;
     auto b = a;
     auto c = 'a';
     auto d = TestAuto();
     //打印類型
     cout << typeid(b).name() << endl;
     cout << typeid(c).name() << endl;
     cout << typeid(d).name() << endl;
     return 0;
}

注意：

使用auto定義變量時必須對其進行初始化，在編譯階段編譯器需要根據(jù)初始化表達式來推導auto的實際類型。因此auto并非是一種“類型”的聲明，而是一個類型聲明時的“占位符”，編譯器在編譯期會將auto替換為變量實際的類型（自定義類型也可以）。

auto ａ; 無法通過編譯，使用auto定義變量時必須對其進行初始化

2. 使用規(guī)則

（１）auto與指針和引用結合起來使用

用auto聲明指針類型時，用auto和auto*沒有任何區(qū)別，但用auto聲明引用類型時則必須加&

int main()
{
     int x = 10;
     const int y = 20;
     //推斷沒有帶解引用操作符的整形指針
     auto a = &x;
     auto a2 = &y;
     //推斷帶解引用操作符的整形指針
     auto* b = &x;
     //auto* b = x;//注意別寫成這樣，左邊推導一定是指針，ｘ是整形，這樣是會報錯的
     auto* b2 = &y;
     //推斷引用類型
     auto& c = x;
     auto& c2 = y;
     //打印類型
     cout << typeid(a).name() << endl;
     cout << typeid(b).name() << endl;
     cout << typeid(c).name() << endl;
     cout << typeid(a2).name() << endl;
     cout << typeid(b2).name() << endl;
     cout << typeid(c2).name() << endl;
     return 0;
}

這里發(fā)現(xiàn)了一個問題，我們用const修飾了y，但是推導出來的引用類型居然沒有被const修飾，但是我們在寫代碼的時候不加const編譯器一定會報錯，要注意這里的這個問題

（２）在同一行定義多個變量

當在同一行聲明多個變量時，這些變量必須是相同的類型，否則編譯器將會報錯，因為編譯器實際只對第一個類型進行推導，然后用推導出來的類型定義其他變量。

void TestAuto()
{
     auto a = 1, b = 2; 
     auto c = 3, d = 4.0; // 該行代碼會編譯失敗，因為c和d的初始化表達式類型不同
}

3. auto不能推導的場景

auto不能作為函數(shù)的參數(shù)和返回值

// 此處代碼編譯失敗，auto不能作為形參類型，因為編譯器無法對a的實際類型進行推導
void TestAuto(auto a)
{}
//不然接收和傳參不知道怎么傳參和接收
auto TestAuto(int a)
{}

auto不能直接用來聲明數(shù)組

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

為了避免與C++98中的auto發(fā)生混淆，C++11只保留了auto作為類型指示符的用法

auto在實際中最常見的優(yōu)勢用法就是跟以后會講到的C++11提供的新式for循環(huán)，還有l(wèi)ambda表達式等進行配合使用。

二. 基于范圍的for循環(huán)(C++11)

1. 范圍for的語法

在C++98中如果要遍歷一個數(shù)組，可以按照以下方式進行：

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;
}

對于一個有范圍的集合而言，由程序員來說明循環(huán)的范圍是多余的，有時候還會容易犯錯誤。因此C++11中引入了基于范圍的for循環(huán)。for循環(huán)后的括號由冒號“ ：”分為兩部分：第一部分是范圍內(nèi)用于迭代的變量，第二部分則表示被迭代的范圍。

void TestFor()
{
     //依次自動取array中的數(shù)據(jù)賦值給e，自動判斷結束
     int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
     for(auto& e : array)
     e *= 2; 
     for(auto e : array)
     cout << e << " ";
}

注意：與普通循環(huán)類似，可以用continue來結束本次循環(huán)，也可以用break來跳出整個循環(huán)。

2. 范圍for的使用條件

（１）for循環(huán)迭代的范圍必須是確定的

對于數(shù)組而言，就是數(shù)組中第一個元素和最后一個元素的范圍；對于類而言，應該提供begin和end的方法，begin和end就是for循環(huán)迭代的范圍。

以下代碼就有問題，因為for的范圍不確定：

（數(shù)組傳參，數(shù)組會退化成指針，所以這里接受的是指針，就導致了范圍是不確定的）

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

（２）迭代的對象要實現(xiàn)++和==的操作

三. 指針空值nullptr(C++11)

C++98中的指針空值，在C/C++中，聲明一個變量時最好給該變量一個合適的初始值，否則可能會出現(xiàn)不可預料的錯誤，比如未初始化的指針。如果一個指針沒有合法的指向，我們基本都是按照如下方式對其進行初始化：

void TestPtr()
{
     int* p1 = NULL;
     int* p2 = 0;
}

但是，這里的NULL實際是一個宏，在傳統(tǒng)的C頭文件(stddef.h)中，可以看到如下代碼：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

可以看到，NULL可能被定義為字面常量0，或者被定義為無類型指針(void*)的常量。但是不論采取何種定義，在使用空值的指針時，都不可避免的會遇到一些麻煩，比如：

void fun(int)
{
     cout<<"fun(int)"<<endl;
}
void fun(int*)
{
     cout<<"fun(int*)"<<endl;
}
int main()
{
     fun(0);
     fun(NULL);
     fun((int*)NULL);
     return 0;
}

程序本意是想通過fun(NULL)調(diào)用指針版本的fun(int*)函數(shù)，但是由于NULL被定義成0，因此與程序的初衷相悖。在C++98中，字面常量0既可以是一個整形數(shù)字，也可以是無類型的指針(void*)常量，但是編譯器默認情況下將其看成是一個整形常量，如果要將其按照指針方式來使用，必須對其進行強轉(void *)0。

注意：