C++入门(3)—内联函数、auto、范围for、nullptr

二、auto

1、定义

•  C++11引入了auto关键字，它可以用于自动推导变量的类型。auto关键字可以让编译器根据变量的初始化表达式来推导变量的类型，从而简化代码。
• auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

下面这段代码演示了C++11中引入的auto关键字的用法。类型很长时，可以考虑auto关键字自动推导变量的类型，从而简化代码。 

#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
 
	// auto 实际价值 简化代码，类型很长时，可以考虑自动推导
	map dict;
	typedef map::iterator DictIt;
	//map::iterator dit = dict.begin();
	//DictIt dit = dict.begin();
	auto dit = dict.begin();
 
	return 0;
}

• 在这段代码中，我们定义了一个名为 dict 的 map 容器，它将字符串映射到字符串。我们还定义了一个名为 DictIt 的类型别名，它是一个指向map容器中元素的迭代器类型。
• 接下来，我们使用 auto 关键字来自动推导一个名为 dit 的变量的类型，它是一个指向map容器中元素的迭代器类型。由于我们已经定义了 DictIt 类型别名，我们可以使用它来指定迭代器的类型，也可以直接使用 map::iterator 来指定迭代器的类型。
• 但是，使用auto关键字可以让我们更简洁地表达迭代器的类型，而不需要显式地指定类型。
• 最后，我们在main函数中返回 0，表示程序正常结束。

2、使用场景

 1、下面这个例子是auto常规操作，使用 auto 关键字来声明 b 和 c 变量的类型。

int main()
{
	int a = 0;
	auto b = a;
	auto c = &a;
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	return 0;
}

使用 typeid 运算符来输出变量 b 和 c 的类型信息，VS中输出结果如下，左为64位环境，右为32位环境 。

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。

 2、auto与指针和引用结合起来使用 ，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 main()
{
	int a = 0;
	auto b = &a;
	auto* c = &a;
	auto& d = a;
	return 0;
}

• 使用 auto 关键字来声明 b、c 和 d 变量的类型。auto 关键字可以让编译器自动推断变量的类型，根据变量的初始化表达式来确定类型。
• b 的类型被推断为 int*，因为它被初始化为 &a，即 a 的地址。c 的类型被显式声明为 int*，与 b 的类型相同。d 的类型被推断为 int&，因为它被初始化为 a，即 a 的引用。
• 需要注意的是，b 和 c 的类型虽然都是指针类型，但它们的声明方式不同。b 的类型是 auto 推断出来的，而 c 的类型是显式声明的指针类型。这两种方式在语义上是等价的，但在代码风格上有所不同。
• d 的类型是引用类型，它可以看作是 a 的别名，d 可以直接访问 a 的值。

3、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。

void TAuto()
{
    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
}

3、不能使用场景 

三、范围for(C++11)

我们来对比一下输出数组元素的两种方式。

int main()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(a) / sizeof(int); i++)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	for (auto& e : a)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

 二者输出结果相同，其中第二种方式就叫范围for。

1、定义 

C++11 引入了一种新的循环语句——范围 for 循环（Range-based for loop），它可以用于遍历容器类对象或数组。

范围 for 循环的语法如下：

for (auto& var : container) {
    statement
}

• 其中，var 是一个变量名，用于存储容器中的元素；container 是一个容器类对象或数组，用于存储要遍历的元素；statement 是要执行的语句块，可以包含多条语句。
• 在循环头中，使用 auto& 或 const auto& 声明一个引用变量或常量引用变量，它会依次引用容器或数组中的每个元素。在循环体中，直接使用该变量访问容器或数组元素，并执行相应的操作。
• 范围 for 循环的优点在于语法简洁明了，可以避免下标越界等问题，同时也可以提高代码的可读性和可维护性。它适用于遍历容器或数组中的所有元素，但不适用于需要跳过或删除元素的情况。
• 注意：与普通循环类似，可以用continue来结束本次循环，也可以用break来跳出整个循环

 2、使用条件

•  1、for循环迭代的范围必须是确定的
  • 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for循环迭代的范围。
• 2、迭代的对象要实现++和==的操作。 

来看一下下面例子中有什么问题？

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

• 数组作为函数参数：在C++中，当数组作为函数参数时，它会被解析为指向其首元素的指针。因此，你无法在函数内部获取数组的大小。这就导致了你无法在范围for循环中使用数组，因为范围for循环需要知道数组的开始和结束。

• 使用auto&：在这个上下文中，auto&表示引用类型，但是由于数组被解析为指针，所以这里的e实际上是一个指针，而不是数组中的元素。

四、nullptr

在C++编程中，为变量赋予一个初始值是一种良好的编程习惯，否则可能会引发不可预知的错误，尤其是在处理未初始化的指针时。

如果一个指针没有有效的指向，我们通常会按照以下方式进行初始化：

void TestPtr()
{
    int* p1 = NULL;
    int* p2 = 0;
    // ……
}

在这里，NULL实际上是一个宏，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

具体来看，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。这两种定义方式都可能在使用空指针时引发一些问题。

例如：

#include
using namespace std;
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;
}

在这个例子中，我们希望通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL被定义为0，所以实际上调用的是f(int)函数，这与我们的初衷相反。

在C++98中，字面常量0既可以被视为一个整型数字，也可以被视为无类型的指针(void*)常量。然而，编译器默认将其视为一个整型常量。如果我们希望将其作为指针使用，必须进行强制类型转换，即(void *)0。

需要注意的是：

• 使用nullptr表示空指针时，不需要包含任何头文件，因为nullptr是在C++11中作为新关键字引入的。
• 在C++11中，sizeof(nullptr)和sizeof((void*)0)所占的字节数是相同的。
• 为了提高代码的健壮性，建议在表示空指针时使用nullptr。