【C++ 11】auto 自动类型推导

• 问题背景
  在 C++11 之前的版本（C++98 和 C++ 03）中，定义变量或者声明变量之前都必须指明它的类型，比如 int、char 等；但是在一些比较灵活的语言中，比如 C#、JavaScript、PHP、Python 等，程序员在定义变量时可以不指明具体的类型，而是让编译器（或者解释器）自己去推导，这就让代码的编写更加方便。C++11 为了顺应这种趋势开始使用 auto 关键字支持自动类型推导。
• auto 的前身
  在之前的 C++ 版本中，auto 关键字用来指明变量的存储类型，它和 static 关键字是相对的：auto 表示变量是自动存储的，这也是编译器的默认规则，所以写不写都一样，一般我们也不写，这使得 auto 关键字的存在变得非常鸡肋。

【 1. 基本用法 】

• C++11 赋予 auto 关键字新的含义，使用它来做自动类型推导。C++ 中的变量必须是有明确类型的，使用了 auto 关键字以后，编译器会在编译期间自动推导出变量的类型，然后用真正的类型代替 auto 这个占位符 ，这样我们就不用手动指明变量的数据类型了。使用 auto 类型推导的变量必须马上初始化，以方便编译器进行类型判断。
• 基本语法
  • var_name 是变量的名字。
  • value 是变量的初始值。

auto var_name = value;

【 2. auto 的 应用 】

2.0 auto 的限制

auto的 限制案例	描述
使用 auto 的时候必须对变量进行初始化。	内部机制，为了编译器能够依据初始化值进行类型判断。
auto 不能在函数的参数中使用。	这个应该很容易理解，我们在定义函数的时候只是对参数进行了声明，指明了参数的类型，但并没有给它赋值，只有在实际调用函数的时候才会给参数赋值；而 auto 要求必须对变量进行初始化，所以这是矛盾的。
auto 不能作用于类的非静态成员变量 （也就是没有 static 关键字修饰的成员变量）中。	/
auto 不能定义数组	如下代码错误，arr 为数组，所以不能使用 auto： char url[] = “http://c.biancheng.net/”; auto str[] = url;
auto 不能作用于模板参数	如下代码错误，auto 不能作用于模板参数： template class A{     //TODO: }; int main(){     A<int> C1;     A<auto> C2 = C1; //错误     return 0; }

2.1 简单实例

• 实例1
  第 1 行中，10 是一个整数，默认是 int 类型，所以推导出变量 n 的类型是 int。
  第 2 行中，12.8 是一个小数，默认是 double 类型，所以推导出变量 f 的类型是 double。
  第 3 行中，由双引号""包围起来的字符串是 const char* 类型，所以推导出变量 url 的类型是 const char*，也即一个常量指针。

auto n = 10;
auto f = 12.8;
auto url = "Hello,My friend!";

• 实例2：连续定义多个变量
  第一个子表达式，&n 的类型是 int*，编译器会根据 auto *p 推导出 auto 为 int。后面的 m 变量自然也为 int 类型，所以把 99 赋值给它也是正确的。
  推导的时候不能有二义性 ：在本例中，编译器根据第一个子表达式已经推导出 auto 为 int 类型，那么后面的 m 也只能是 int 类型，如果写作m=12.5就是错误的，因为 12.5 是double 类型，这和 int 是冲突的。

int n = 20;
auto *p = &n, m = 99;

2.2 auto 与指针、引用、const

• 先给出小结：
  

• 实例1
  第 2 行代码中，p1 为 int * 类型，也即 auto * 为 int *，所以 auto 被推导成了 int 类型。
  第 3 行代码中，auto 被推导为 int* 类型，前边的例子也已经演示过了。
  第 4 行代码中，r1 为 int & 类型，auto 被推导为 int 类型。
  第 5 行代码是需要重点说明的，r1 本来是 int& 类型，但是 auto 被推导为 int 类型，这表明 当等号 “=” 右边的表达式是一个引用类型时，auto 会把引用抛弃，直接推导出它的原始类型 。

int  x = 0;
auto *p1 = &x;  //p1 为 int *，auto 推导为 int
auto  p2 = &x;  //p2 为 int*，auto 推导为 int*
auto &r1 = x;   //r1 为 int&，auto 推导为 int
auto r2 = r1;   //r2 为  int，auto 推导为 int

• 实例2
  第 2 行代码中，n 为 const int，auto 被推导为 int。
  第 3 行代码中，n 为 const int 类型，但是 auto 却被推导为 int 类型，这说明 当等号 “=” 右边的表达式带有 const 属性时（ 不是 引用+const 类型）， auto 不会使用 const 属性，而是直接推导出 non-const 类型 。
  第 4 行代码中，auto 被推导为 int 类型，这个很容易理解，不再赘述。
  第 5 行代码中，r1 是 const int & 类型，auto 也被推导为 const int 类型，这说明 当等号 “=” 右边的表达式带有 const 和引用 & 时，auto 的推导将保留表达式的 const 类型 。

int  x = 0;
const auto n = x;  //n 为 const int ，auto 被推导为 int
auto f = n;      //f 为 const int，auto 被推导为 int（const 属性被抛弃）
const auto &r1 = x;  //r1 为 const int& 类型，auto 被推导为 int
auto &r2 = r1;  //r1 为 const int& 类型，auto 被推导为 const int 类型

2.4 auto 定义迭代器

• auto 的一个典型应用场景是用来 定义 STL 的迭代器 。
• 问题背景
  我们在使用 stl 容器的时候，需要使用迭代器来遍历容器里面的元素；不同容器的迭代器有不同的类型，在定义迭代器时必须指明，而迭代器的类型有时候比较复杂，书写起来很麻烦，如下所示：定义迭代器 i 的时候，类型书写比较冗长，容易出错。

#include <vector>
using namespace std;
int main(){vector< vector<int> > v;vector< vector<int> >::iterator i = v.begin();return 0;
}

• 然而有了 auto 类型推导，我们大可不必这样，只写一个 auto 即可。修改上面的代码，使之变得更加简洁：
  auto 可以根据表达式 v.begin() 的类型（begin() 函数的返回值类型）来推导出变量 i 的类型。

#include <vector>
using namespace std;
int main(){vector< vector<int> > v;auto i = v.begin();  //使用 auto 代替具体的类型return 0;
}

2.5 auto 用于泛型编程

• auto 的另一个应用就是当我们不知道变量是什么类型，或者不希望指明具体类型的时候，比如泛型编程中。
• 实例
  本例中模板函数 func() 会调用所有类的静态函数 get()，并对它的返回值做统一处理，但是 get() 的返回值类型并不一样，而且不能自动转换。这种要求在以前的 C++ 版本中实现起来非常的麻烦，需要额外增加一个模板参数，并在调用时手动给该模板参数赋值，用以指明变量 val 的类型：

#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:static int get(void) {return 100;}
};
class B {
public:static const char* get(void) {return "Hello,My friend!";}
};
template <typename T1, typename T2>  //额外增加一个模板参数 T2
void func(void) {T2 val = T1::get();cout << val << endl;
}
int main(void) {//调用时也要手动给模板参数赋值func<A, int>();func<B, const char*>();return 0;
}

• 但是有了 auto 类型自动推导，编译器就根据 get() 的返回值自己推导出 val 变量的类型，就不用再增加一个模板参数了，如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;
class A {
public:static int get(void) {return 100;}
};
class B {
public:static const char* get(void) {return "Hello,My friend!";}
};template <typename T>
void func(void) {auto val = T::get();cout << val << endl;
}
int main(void) {func<A>();func<B>();return 0;
}