『C++初阶』第一章-auto,for遍历,nullptr

发布于:2024-04-06 ⋅ 阅读:(125) ⋅ 点赞:(0)

 1. auto 关键字(C++11)

1.1 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. 类型难以拼写

        2. 含义不明确导致容易出错

#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<std::string, std::string>::iterator 是一个类型,但是该类型太长了,特别容易写错,这里我们可以通过typedef 给类型取名,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 又会遇到新的难题:

int main()
{
	//const pstring p1;  //会出错
//	const int p1;// 出错, Const 修饰变量必须初始化
	const char* p1; 

	const pstring* p2;
	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

1.2 auto 简介

        在早期C/C++中auto 的含义是: 使用auto修饰的变量,时具有自动存储器的局部变量,但是由于auto 存储类是所有局部变量默认的存储类,所以写不写都是一样的,所以就很少去使用它了。

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

	//auto e;  编译不过,使用auto定义变量时必须对其进行初始化
	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。

   1.3 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,但是auto声明引用类型时则必须加& 

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;
}

    注意:

                auto 后面可以是指针或变量 ,auto* 后面必须是指针

        2. 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。

int main()
{
	auto a = 1, b = 2;
	auto c = 3, d = 4.0;  //编译出错,因为c,d初始化表达式类型不同

	return 0;
}

     1.4 auto不能推导的场景

        1. auto 不能作为函数的参数

//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)
{
	return;
}

        2.auto不能直接用来声明数组

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

        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++所提供的新式for循环,还有lambda表达式等进行配合使用。

        2. 基于范围的for循环(C++11)

        2.1 范围for的语法

         在C++98中如果要遍历一个数组,可以按照以下方式进行:

void TestAuto()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5 };
	//auto b[] = { 4,5,6 }; //编译出错
	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(a[0]); i++)
		a[i] *= 2;
	for (int* p = a; p < a + sizeof(a) / sizeof(a[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。

void TestAuto()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5 };
	//auto b[] = { 4,5,6 }; //编译出错
	for (auto& i : a)
		i *= 2;
	for (auto i : a)
		cout << i << endl;

}

        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。

2.2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的循环不确定。

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

        2. 迭代的对象要实现++ 和== 的操作。

3.指针空值 nullptr(C++11)

        3.1 C++98中的指针空值

        在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给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:

         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。无论采取何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的遇到一些麻烦,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;
}

        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型常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void*)0.

       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时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,在后续表示空值时建议最好使用nullptr

        


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