C++修炼:练气期第十层——auto | 范围for | nullptr

🌷专栏导读

🌸作者简介：花想云，在读本科生一枚，致力于 C/C 、Linux 学习。

🌸本文收录于 C 系列，本专栏主要内容为 C 初阶、C 进阶、STL 详解等，专为大学生打造全套 C 学习教程，持续更新！

本章为C 修炼之练气期最后一篇，为大家整理了C 11中一些新的语法，也是为接下来C 更深一层学习做个铺垫。本章我们将学习 auto 关键字、范围 for 的使用、nullptr 关键字，一起进入新的学习吧~

🌷auto 关键字

🌺什么是 auto

C 中引入了新的关键字 auto，其作用为自动推导类型。
例如：

int main()
{
	int a = 0;
	auto b = a;
	auto c = &a;

	//打印变量的类型
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;

	return 0;
}

🌺 auto的使用细则

• 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；

	//错误示例
	auto a;

• 用 auto 声明指针类型时，用 auto 和 auto* 没有任何区别，但用 auto 声明引用类型时则必须加&；

	int a = 0;
	auto b = a;
	auto c = &a;
	auto& d = a;

• 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。

	auto a = 1, b = 2;
	auto c = 3, d = 4.0;  // 该行代码会编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同

🌺auto 不能推导的场景

• auto 不能作为函数的参数；

//错误示例
void Func(auto n)
{
	//...
}

• auto 不能直接用来声明数组；

	//错误示例
	auto arr[] = { 1,2,3 };

• 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；
• auto 在实际中最常见的优势用法就是接下来会讲到的 C 11 提供的新式for循环，还有 lambda 表达式等进行配合使用;

🌷基于范围的 for 循环

在C 98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

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;
}

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。

🌺范围 for 的语法

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。例如：

void TestFor()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
		e *= 2;
	for (auto e : array)
		cout << e << " ";
}

🌺范围 for 的使用条件

• for 循环迭代的范围必须是确定的；
• 迭代的对象要实现 和==的操作；

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。

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

🌷nullptr 关键字

在 C 98 中，我们一般这样初始化指针变量：

	int* p = NULL;

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：

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

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。不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，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形常量，如果要将其按照指针方式来使用，必须对其进行强转(void*)0。

为了避免出现类似的问题，C 11 中引进了新的关键字 nullptr ，为了提高代码的健壮性，在后续表示指针空值时建议最好使用 nullptr 。

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