C++ 中的类型推导

auto 的基本使用

auto 关键字被在变量声明或者作为函数返回值的占位符,在这两个位置的使用是可以通过单个等号右边,或者函数调用来确定 auto 具体应该成为什么类型的,比如像下面这样:

auto iter = map.begin();
template<typename T, typename U>
auto func(T a, U b) -> decltype(a + b);

在 C++14 中,后面的 decltype 部分也可以被省略,可以通过返回的表达式来直接推导,比如这样:

template<typename T, typename U>
auto func(T a, U b) {
  return a + b;
}

for-range loop

还可以被用于在 for-range loop 中使用,作为循环变量类型的占位。

for-range loop 的展开

{
  auto&& __range = range_expression;
  for (auto __begin = begin_expr, __end = end_expr; __begin != __end; ++__begin) {
    range_declaration = *__begin;
    loop_statement;
  }
}

展开中的 begin_exprend_expr 都分别用 std::begin(you_container)std::end(you_container) 来得到其实和终止的迭代器。
在这两个函数的内部会分别调用 begin()end() 的成员函数来确定边界,边界应该是左闭右开的。

所以如果想要通过 for-range loop 来遍历自定义的数据结构的话,需要为这个数据结构提供 begin()end() 两个成员函数,并且提供一个迭代器类型,
迭代器类型需要可以拷贝,并且重载了 != 、前置 ++ 运算符和解引用(*)运算符。

auto 占位符的使用

for (auto x: m) {
  ...
}

这个占位符有四种写法:

for (auto x: m);
for (auto& x: m);
for (const auto& x: m);
for (auto&& x: m);

for (auto x: m)

这种写法情况,被遍历的每一个元素都会被拷贝一次,也就是说在 for 的代码块中使用的是被遍历元素的一个拷贝。
所以这里就有一个情况是不能使用的,就是如果被遍历元素的类型不能拷贝,那么就不能用,比如 std::unique_ptr

for (auto& x: m)

这样的写法大部分情况是没有问题的,元素不会被拷贝,而且可以在遍历的时候被修改。那么唯一会出问题的情况就是被遍历的对象是 vector<bool> 的时候。
vector<bool>vector<T> 的一个特化,使用了位去存储元素,所以在遍历的时候返回的是一个 bit reference 对象,这个对象是不能被非 const 的
左值引用中。所以在这种情况下,是不能用这种遍历方法的。

for (const auto& x: m)

const 的左值引用作为在 C++ 中的万能类型,可以接受这个类型的任何对象,除了元素不能修改之外,可以在大部分情况中使用。作为引用,也不会引起额外的拷贝开销。

for (auto&& x: m)

auto&& 可以被称为 Universal References,这里不是指它能兼容所有的引用类型,而是会因为引用折叠的原因可以根据 auto 推导出来的类型对实际类型做出改变。
所以如果在这里使用这种写法的话,就可以接受任意类型,并且可以修改其中的元素。

autodecltype 的推导

auto 的推导

不包含引用的推导:

auto a = 1; // auto -> int, a -> int
auto b = new auto(2); // auto int*, a -> int*

包含指针的推导:

int a = 1;
auto *b = &a; // auto -> int, b -> int*
auto c = &a; // auto - int*, c -> int*

包含引用的推导:

int a = 1;
auto& d = a; // auto -> int, d -> int&
auto e = a; // auto -> int, e -> int

// CV 限定会在 auto 的推导中被丢弃
const auto f = a; // auto -> int, f -> const int
auto g = f; // auto -> int, g -> int

// 如果 auto 被引用修饰,那么表达式的 CV 限定将会被保留
auto const &h = a; // auto -> int, h -> int const&
auto &i = h; // auto -> const int, i -> cosnt int&
auto *j = &h; // auto -> const int, j -> const int*

decltype 的推导

const std::vector<int> v;
auto a = v[0]// a -> int
decltypev[0]) b = 0; // b -> const int&

int c = 0;
decltype(c) d; // d -> int
decltype((c)) e; // e -> int&

大概就是 decltype 会反映里面表达式的类型,不会去掉对应的CV限定符。


  • https://zh.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B11#.E5.9E.8B.E5.88.A5.E6.8E.A8.E5.B0.8E
  • https://isocpp.org/blog/2012/11/universal-references-in-c11-scott-meyers
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