C++11新特性中auto 和 decltype 區別和聯系

一. auto簡介

編程時候常常需要把表達式的值付給變量,需要在聲明變量的時候清楚的知道變量是什么類型。然而做到這一點并非那么容易(特別是模板中)，有時候根本做不到。為了解決這個問題，C++11新標準就引入了auto類型說明符，用它就能讓編譯器替我們去分析表達式所屬的類型。和原來那些只對應某種特定的類型說明符(例如 int)不同。auto 讓編譯器通過初始值來進行類型推演。從而獲得定義變量的類型，所以說 auto 定義的變量必須有初始值。

//由val_1 和val_2相加的結果可以推斷出item的類型 auto item = val_1 + val_2;//item 類型初始化為val_1 + val_2相加后的類型,值為val_1+val_2相加的值。 

    這里的 item 的類型是編譯器在編譯的過程中通過val_1和val_2的類型相加后推算出來的。假如是val_1(int) + val_2(double),那么item的類型就是double.

            使用auto也能在一個語句中聲明多個變量，因為一個聲明雨具只能有一個基本數據類型，所以該雨具所有變量的初始基本數據類型都必須是一樣的。在這里一定要區別數據類型和類型修飾符！！

int i = 3; auto a = i,&b = i,*c = &i;//正確: a初始化為i的副本,b初始化為i的引用,c為i的指針. auto sz = 0, pi = 3.14;//錯誤,兩個變量的類型不一樣。 

            編譯器推斷出來的auto類型有時候會跟初始值的類型并不完全一樣,編譯器會適當的改變結果類型使得其更符合初始化規則。

            首先，正如我們熟知的，使用引用其實是使用引用的對象，特別當引用被用作初始值的時候，真正參與初始化的其實是引用對象的值。此時編譯器以引用對象的類型作為auto的類型：

int i = 0 ,&r = i;//定義一個整數i,并且定義r為i的應用. auto a = r; //這里的a為為一個整數,其值跟此時的i一樣. 

            由此可以看出auto會忽略引用，其次，auto一般會忽略掉頂層const，但底層const會被保留下來，比如當初始值是一個指向常量的指針時：

int i = 0; const int ci = i, &cr = ci; //ci 為整數常量,cr 為整數常量引用  auto a = ci;   // a 為一個整數, 頂層const被忽略 auto b = cr;   // b 為一個整數，頂層const被忽略 auto c = &ci;  // c 為一個整數指針. auto d = &cr;  // d 為一個指向整數常量的指針(對常量對象區地址是那么const會變成底層const) 

            如果你希望推斷出auto類型是一個頂層的const，需要明確指出:

const auto f = ci; 

            還可以將引用的類型設為auto,此時原來的初始化規則仍然適用(用于引用聲明的const都是底層const)：

auto &g = ci; //g是一個整數常量引用，綁定到ci。 auto &h = 42; // 錯誤：非常量引用的初始值必須為左值。 const auto &j = 42; //正確:常量引用可以綁定到字面值。  

二. decltype簡介

            有的時候我們還會遇到這種情況，我們希望從表達式中推斷出要定義變量的類型，但卻不想用表達式的值去初始化變量。還有可能是函數的返回類型為某表達式的的值類型。在這些時候auto顯得就無力了，所以C++11又引入了第二種類型說明符decltype，它的作用是選擇并返回操作數的數據類型。在此過程中，編譯器只是分析表達式并得到它的類型，卻不進行實際的計算表達式的值。

decltype(f()) sum = x;// sum的類型就是函數f的返回值類型。 

在這里編譯器并不實際調用f函數，而是分析f函數的返回值作為sum的定義類型。

 基本上decltype的作用和auto很相似，就不一一列舉了。對于decltype還有一個用途就是在c++11引入的后置返回類型。

三. decltype 和 auto 區別

            decltype在處理頂層const和引用的方式與auto有些許不同，如果decltype使用的表達式是一個變量，則decltype返回該變量的類型(包括頂層const和引用在內)。

const int ci = 42, &cj = ci;  decltype(ci) x = 0;  // x 類型為const int auto z = ci;     // z 類型為int  decltype(cj) y = x;  // y 類型為const int& auto h = cj;     // h 類型為int 

           decltype還有一些值得注意的地方，我們先來看看下面這段代碼：

int i = 42, *p = &i, &r = i;  decltype(i) x1 = 0;    //因為 i 為 int ,所以 x1 為int auto x2 = i;       //因為 i 為 int ,所以 x2 為int  decltype(r) y1 = i;    //因為 r 為 int& ,所以 y1 為int& auto y2 = r;       //因為 r 為 int& ,但auto會忽略引用，所以 y2 為int  decltype(r + 0) z1 = 0;  //因為 r + 0 為 int ,所以 z1 為int, auto z2 = r + 0;     //因為 r + 0 為 int ,所以 z2 為int,  decltype(*p) h1 = i;   //這里 h1 是int&， 原因后面講 auto h2 = *p;       // h2 為 int. 

           如果表達式的內容是解引用操作，則decltype將得到引用類型。正如我們所熟悉的那樣，解引用指針可以得到指針所指對象，而且還可以給這個對象賦值。因此decltype(*p)的結果類型就是int&.

           decltype和auto還有一處重要的區別是，decltype的結果類型與表達形式密切相關。有一種情況需要特別注意：對于decltype 所用表達式來說，如果變量名加上一對括號，則得到的類型與不加上括號的時候可能不同。如果decltype使用的是一個不加括號的變量，那么得到的結果就是這個變量的類型。但是如果給這個變量加上一個或多層括號，那么編譯器會把這個變量當作一個表達式看待，變量是一個可以作為左值的特殊表達式，所以這樣的decltype就會返回引用類型：

int i = 42;  //decltype(i)  int 類型 //decltype((i)) int& 類型 

           這里再指出一個需要注意的地方就是 = 賦值運算符返回的是左值的引用。換句話意思就是說 decltype(i = b)  返回類型為 i 類型的引用。仔細看下面這段代碼：

int main() {   int i = 42;    decltype(i = 41) x = i;    auto y = i;    auto& z = i;    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d/n", i,x,y,z);    i--;    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d/n", i, x, y, z);    x--;    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d/n", i, x, y, z);    y--;    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d/n", i, x, y, z);    z--;    printf("i x y z 此時為： %d %d %d %d/n", i, x, y, z);    return 0; } 

運行結果為：

i x y z 此時為： 42 42 42 42i x y z 此時為： 41 41 42 41i x y z 此時為： 40 40 42 40i x y z 此時為： 40 40 41 40i x y z 此時為： 39 39 41 39

     由上面的代碼和運行結果可以看出來，1.decltype(i = 41)中的賦值語句并沒有真正的運行。2. decltype(i = 41)返回的其實是int&，也就是說x 其實是 i 的引用。

了解了auto 和 decltype后，以后在使用的過程中一定要分清兩者的區別，防止在定義的時候產生const 與非const 以及引用 與非引用 的差別！！

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