C++ auto关键字
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被強煎的蛋
2024-12-01 01:19:54
在C++ 98标准中就存在了auto关键字，那时的auto用于声明变量为自动变量(自动变量在控制流进入变量作用域时系统自动为其分配存储空间，并在离开作用域时释放空间)，拥有自动的生命周期。但是该作用是多余的，变量默认拥有自动的生命周期。在C++ 11中，已经删除了该用法，取而代之的作用是：自动推断变量的类型。
自从C++ 11开始，编译器可以使用auto关键字自动推断被初始化的变量的类型。auto关键字也被称为占位类型说明符(placeholder type specifier)。通常用法是auto从初始值的类型推断变量本身的类型，变量得到一个初始值的副本。auto会将引用类型推断为值类型。为了确保是引用类型，使用auto&。auto不能推断出const修饰符，为了确保可以推断出，使用const auto。auto&可以推断出const修饰符。
字面常量(Literals)方面，从C++ 14开始，可以识别出字符串常量：从C++ 23开始，可以识别出size_t和有符号的size_t类型。类方面，可以识别出自定义的类：可以识别出list类型：类型名字比较长的类型也可以被auto轻松代替：vector的iterator类型也可以被代替：也可以很容易获得vector中的元素：指针方面，auto也可以推断出指针类型：我们也可以在auto的后面加*来提高阅读性，但是结果和上面是一样的。不论是const auto还是auto const，都是把一个指针变为常量，指针所指的内容是可变的。同样的，我们也可以用*提高可读性。
引用（References）方面，默认情况下，auto会把引用类型推断为值类型。如果你想生成一个比较大的向量（vector）的别名，使用值复制可能会出错。为了避免错误，从C++ 14以后可以使用auto&或者decltype(auto)。使用函数进行初始化的时候，也要注意这一点。const属性方面，如果只使用auto，const属性是不会被推断出来的。必须使用auto&、const auto、const auto&或decltype(auto)。
auto和decltype(auto)方面，仅仅使用auto是不能推断出常量和引用类型。我们必须使用auto&或者const auto，他们可以得到更精确的类型描述。但是有些时候，我们想要编译器自己就可以得到更精确的类型描述，就可以使用decltype(auto)。auto从变量的初始值推断变量的类型：decltype可以推断出表达式的类型，用于变量声明或注入模板。decltype(f())中的f()并没有并调用。在程序运行之前的编译时期，已经推断出是int i,vector v。
结构化绑定（Structured binding）方面，元组（tuple）可以被分解为新的变量：id、message和value被声明为int，string,和double类型。这是一个对元组成员进行命名的好的方法。也可以通过结构化绑定的方式推断出结构体成员。测试（Test）方面，可以通过实验对auto进行测试。比如检查变量类型（注意添加头文件）。为了保证可以正确的推断出变量的类型，可以使用static_assert，如果变量类型不正确，会抛出编译时错误。还可以使用typeid来检查类型是不是正确。输出结果是依赖于编译器的，在我的机器上输出i,m。为了知道他们是什么意思，可以使用命令c++filt -t。对于输出是j的情况，可以使用以下命令：会输出结果unsigned int。typeid没有typetraits可靠。
函数（Function）方面，函数的返回值使用auto来表示时，会根据return语句推断返回值类型（c++ 14）。如果一个函数只是声明了而没有定义会出现错误。如果函数的返回值有多个，不是很明确的情况下，需要明确指定返回值的类型。但是，如果在编译时支持if constexpr语句，函数可以返回不同的类型。c++ 20 允许在函数的参数中使用auto。下面的例子使用容器作为函数的参数，并且容器有size()方法，[]运算符，+运算符。结果类型是自动提升的，比如，vector加上vector是vector。
auto&&是一个通用的引用类型，既可以是左值引用，又可以是右值引用。auto和concepts方面，有时候auto需要被限制，这时候我们使用concept。此时以下情况就会报错：所以下面的函数只能是参数是浮点数（float，double）的时候才可以运行。
auto在头文件中方面，在C++ 20中，一个函数的参数是auto类型是被允许的。如果函数的返回类型时auto，必须使用->运算符定义返回类型。GitHub上的一个例子函数参数的类型只和函数作用域相关，但是函数的返回类型和函数被调用的作用域相关。所以头文件中必须指出返回类型。在.cpp文件中，所有的类（此处指模板类）必须被实例化：Lambda函数方面，auto非常适用于识别lambda函数的返回类型。模板Templates方面，auto可以推断出模板函数的返回类型(c++ 14)。如果返回类型对编译器来说不是很清晰，我们可以使用decltype。声明方面，第二节几乎来自对最后一个参考文献的翻译，因为他写的太好了！
参考方面，C++ keywords: auto - cppreference.com Storage class specifiers - cppreference.com Placeholder type specifiers (since C++11) - cppreference.com Function declaration - cppreference.com Structured binding declaration (since C++17) - cppreference.com C++ auto 关键字的使用 - 自由真实个性 - 博客园 (cnblogs.com)自动变量 - 维基百科，自由的百科全书 (wikipedia.org) C++ auto 关键字的使用 (iamsorush.com)
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