C++ auto

前言：在早期C/C++中auto关键字的作用是：一个存储类型指示符，使用auto修饰的变量，存储类型为自动存储期，从变量声明处生命周期开始，出变量所在代码块生命周期结束，并且 全局变量不能用auto修饰。但是局部变量的生命周期本来就是进入作用域生命周期开始，出作用域生命周期结束。 导致用auto修饰局部变量和不使用auto修饰没有任何区别，处于一个尴尬地步。

一、C++ 11

 C++11中，标准委员会赋予了auto全新的作用：auto做为类型占位符，auto声明的变量数据类型由编译器在编译时推导而得，所以使用auto声明变量时必须对其进行初始化，在编译阶段编译器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。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
	int x = 10;
	auto y = x; // 因为x为int类型，所以等同于 int y = x;
	auto a = 'a'; // 因为a为char类型，所以等同于 char a = 'a';
	auto b = 1; // 因为b为int类型，所以等同于 int b = 1;
	auto c = 3.14; // 因为c为double类型，所以等同于 double c = 3.14;
	// auto d; 错误，无法推导d是什么类型，导致不能分配内存空间
	cout << "y：" << typeid(y).name() << endl;
	cout << "a：" << typeid(a).name() << endl;
	cout << "b：" << typeid(b).name() << endl;
	cout << "c：" << typeid(c).name() << endl;
}

输出：

y：int
a：char
b：int
c：double

注意:使用auto对多个变量推导时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器按第一个变量类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量

auto a = 10, b = 20; // 正确
auto x = 1, y = 3.14; // 错误，第一个变量x类型为int,但y为double

1.1 推导规则

规则1: auto 会删除引用、const 限定符和 volatile 限定符

const int i = 1;
auto a = i; // auto推导类型为int，而不是const int

int j = 2;
int &ref = j;
auto b = ref; // ref为引用，auto推导会删除引用属性，auto推导类型为int，b类型为int
auto &c = ref; // ref为引用，auto推导类型为int，c类型为int&

规则2: auto推导指针类型时，auto与auto*没有任何区别。

const int i = 1;

auto a = &i; // auto推导类型为const int*，a类型为const int*
auto* b = &i; // auto推导类型为const int，b类型为const int*

规则3: auto推导目标对象是数组或函数时，会被推导为对应指针类型

void fun() {
    std::cout << "test" << std::endl;
}

int arr[] = {1, 2, 3};

auto a = arr; // auto推导类型为int * 
auto b = fun; // auto推导类型为void (*)()

规则4 auto推导列表表达式

注意：下面规则适用于C++ 17

• 直接使用列表初始化，列表中必须为单元素，否则编译错误，auto推导类型为该元素类型
• 用等号加列表初始化，列表中可以包含多个类型相同的元素，auto推导类型为std::initializer_list<T>，其中T为元素类型

auto a1{3}; // auto推导类型为int
auto a2{1, 3}; // 编译错误,不是单个元素
auto a3 = {1, 2, 3}; // auto推导类型为std::initializer_list<int>
auto a4 = {1, 1.1}; // 编译错误，列表内元素类型不同

1.2 auto不能使用的场景

1.2.1 auto 不能做为函数形参

int add(auto x, auto y) // 错误，auto不能做函数形参，编译器不知道如何为形参分配空间
{
	return x + y;
}

1.2.2 auto 不能声明数组

auto arr[] = {1，2，3}; // 错误

二、C++ 14

2.1 函数返回值类型推导

C++ 14支持使用auto对函数返回值类型进行推导，但要确保所有的返回值类型是相同的。

auto add(int i,int j) // 正确
{
    return i+j;
}

auto add(double i,double j) // 错误，0为int类型，i+j为double类型，返回值类型不相同
{
	if(i < 0.0 || j < 0.0)
		return 0;
	else
		return i + j;
}

2.2 lambda

C++14支持在lambda中使用auto作为形参以及返回值类型推导。

auto f = [](auto x, auto y) // lambda中使用auto对函数形参类型推导
{
    return x + y;
};

auto ret1 = f(1, 2); // ret1 = 3
auto ret2 = f(1, 2.2); // ret2 = 3.2


auto f = [](auto &x) ->auto& // lambda可以使用auto推导返回值类型，或者auto&返回引用
{
    return x;
};

int x = 1;
cout << "&x:" << &x << endl;
auto& ref = f(x);
cout << "&ref:" << &ref << endl; // &x 与 &ref有相同地址

三、C++ 17

3.1 非类型模版参数

C++ 17支持auto作为非类型模版参数的占位符，但推导出来的类型必须是符合非类型模版参数类型要求的，否则编译会错误。

template <auto N>
void f()
{
    cout << N << endl;
}

f<1>(); // 正确
f<'a'>(); // 正确
f<3.14>(); // 错误，浮点类型不能作为非类型模版参数