C++ Primer 类型别名、auto类型说明符和decltype类型指示符笔记

本文主要是介绍C++ Primer 类型别名、auto类型说明符和decltype类型指示符笔记，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

2.5 处理类型

2.5.1 类型别名
有两种方法可用于定义类型别名（type alias）。传统的方法是使用关键字typedef：

typedef double wages;   // wages是double的同义词
typedef wages base, *p;   // base是double的同义词，p是double*的同义词

其中，关键字typedef作为声明语句中的基本数据类型（参见2.3节，p45）的一部分出现。和以前的声明语句一样，这里的声明符也可以包含类型修饰，从而也能由基本数据类型构造出复合类型来。
新标准规定了一种新方法，使用别名声明（alias declaration）来定义类型的别名：

using SI = Sales_item;   // SIshi Sales_item的同义词

这种方法用关键字using作为别名声明的开始，其后紧跟别名和等号，起作用是把等号左侧的名字规定成等号右侧类型的别名。

指针、常量和类型别名
如果某个类型别名指代的是复合类型或常量，那么把它用到声明语句里就会产生意想不到的后果。例如下面的声明语句用到了类型pstring，它实际上是类型char*的别名：

typedef char *pstring;
const pstring cstr = 0;   // cstr是指向char的常量指针
const pstring *ps;   // ps是一个指针，它的对象是指向char的常量指针

上述两条声明语句的基本数据类型都是const pstring，和过去一样，const是对给定类型的修饰。pstring实际上是指向char的指针，因此，const pstring就是指向char的常量指针，而非指向常量字符的指针。
遇到一条使用了类型别名的声明语句时，人们往往会错误地尝试把类型别名替换成它本来的样子，以理解该语句的含义：

const char *cstr = 0;   // 是对const pstring cstr的错误理解

再强调一遍：这种理解是错误的。声明语句中用到pstring时，其基本数据类型是指针。可是用char*重写了声明语句后，数据类型就变成了char，*成为了声明符的一部分。这样改写的结果是，const char成了基本数据类型。前后两种声明含义截然不同，前者声明了一个指向char的常量指针，改写后的形式则声明了一个指向const char的指针。

2.5.2 auto类型说明符
C++11新标准引入了auto类型说明符，用它就能让编译器替我们去分析表达式所属的类型。auto让编译器通过初始值来推算变量的类型。显然，auto定义的变量必须有初始值：

// 由val1和val2相加的结果可以推断出item的类型
auto item = val1 + val2;   // item初始化为val1和val2相加的结果

此处编译器将根据val1和val2相加的结果来推断item的类型。如果val1和val2是类Sales_item的对象，则item的类型就是Sales_item；如果这两个变量的类型是double，则item的类型就是double，以此类推。
使用auto也能在一条语句中声明多个变量。因为一条声明语句只能有一个基本数据类型，所以该语句中所有变量的初始基本数据类型都必须一样：

auto i = 0, *p = &i;   // 正确：i是整数、p是整形指针
auto sz = 0, pi = 3.14   // 错误：sz和pi的类型不一致

复合类型、常量和auto
编译器推断出来的auto类型有时候和初始值的类型并不完全一样，编译器会适当地改变结果类型使其更符合初始化规则。
首先，如我们所熟知的，使用引用其实是使用引用的对象，特别是当引用被用作初始值时，真正参与初始化的其实是引用对象的值（就是被绑定的那个对象本身）。此时编译器以引用对象的类型作为auto的类型：

int i = 0, &r = i;
auto a = r;   // a是一个整数（r是i的别名，而i是一个整数）

其次，auto一般会忽略掉顶层const（参见2.4.3节，p57），同时底层const则会保留下来，比如当初始值是一个指向常量的指针时：

const int ci = i, &cr = ci;
auto b = ci;   // b是一个整数（ci的顶层const特性被忽略掉了）
auto c = cr;   // c是一个整数（cr是ci的别名，ci本身是一个顶层const）
auto d = &i;   // d是一个整型指针（整数的地址就是指向整数的指针）
auto e = &ci;   // e是一个指向整数常量的指针（对常量对象取地址是一种底层const）

如果希望推断出的auto类型是一个顶层const，需要明确指出：

const auto f = ci;   // ci的推演类型是int，f是const int

还可以将引用的类型设为auto，此时原来的初始化规则仍然适用：

auto &g = ci;   // g是一个整型常量引用，绑定到ci
auto &h = 42;   // 错误：不能为非常量引用绑定字面值
const auto &j = 42;   // 正确：可以为常量引用绑定字面值

设置一个类型为auto的引用时，初始值中的顶层常量属性仍然保留。

要在一条语句定义多个变量，切记，符号&和*只从属于某个声明符，而非基本数据类型的一部分，因此初始值必须是同一种类型：

auto k = ci, &l = i;   // k是整数，l是整型引用
auto &m = ci, *p = &ci;   // m是对整型常量的引用，p是指向整型常量的指针
auto &n = i, *p2 = &ci;   // 错误：i的类型是int而&ci的类型是const int

总结：
一般auto会忽略掉顶层const，保留底层const。
但是给引用设置auto，auto会保留等号右边初始值的顶层const。

2.5.3 decltype类型指示符
类型说明符decltype的作用是选择并返回操作数的数据类型。在此过程中，编译器分析表达式并得到它的类型，却不实际计算表达式的值：

decltype(f()) sum = x;   // sum的类型就是函数 f 的返回类型

编译器并不实际调用函数f，而是使用当调用发生时f的返回值类型作为sum的类型。

示例：

const int ci = 0, &cj = ci;
decltype(ci) x = 0;   // x的类型是const int
decltype(cj) y = x;   // y的类型是const int&，y绑定到变量x
decltype(cj) z;   // 错误：z是一个引用，必须初始化

需要指出的是，引用从来都作为其所指对象的同义词出现，只有用在decltype处是一个例外。

decltype和引用
如果decltype使用的表达式不是一个变量，则decltype返回表达式结果对应的类型。

int i = 42, *p = &i, &r = i;
decltype(r + 0) b;   // 正确：加法的结果是int，因此b是一个（未初始化的）int
decltype(*p) c;   // 错误：c是一个&int，必须初始化

因为 r 是一个引用，因此decltype( r )的结果是引用类型。如果想让结果类型是r所指的类型，可以把 r 作为表达式的一部分，如 r+0，显然这个表达式的结果将是一个具体指而非一个引用。
另一方面，如果表达式的内容是解引用操作，则decltype将得到引用类型。正如我们所熟悉的那样，解引用指针可以得到指针所指的对象，而且还能给这个对象赋值。因此，decltype(*p)的结果类型就是 init&，而非 int。

decltype和auto的另外一处重要区别是，对于decltype所用的表达式来说，如果变量名加上了一对（或多对）括号，则decltype得到的结果是该变量类型的引用类型，如果变量名不多加额外的括号，则decltype像一般一样得到的结果是该变量的类型：

// decltype 的表达式如果是加上了括号的变量，结果将是引用
decltype((i)) d;   // 错误：d是int&，必须初始化
decltype(i) e;   // 正确：e是一个（未初始化的）int

切记：decltype( (variable) )（注意是双层括号）的结果永远是引用，而decltype( variable )结果只有当 variable 本身就是一个引用时才是引用。

练习2.38：说明由decltype指定类型和由auto指定类型有何区别。请举出一个例子，decltype指定的类型与auto指定的类型一样；再举一个例子，decltype指定的类型与auto指定的类型不一样。
答：
auto和decltype的区别主要有三个方面：
第一，auto类型说明符用编译器计算变量的初始值来推断其类型，而decltype虽然也让编译器分析表达式并得到它的类型，但是不实际计算表达式的值。
第二，编译器推断出来的auto类型有时候和初始值的类型并不完全一样，编译器会适当地改变结果类型使其更符合初始化规则。例如，auto一般会忽略掉初始值的顶层const（定义引用时除外），而把底层const保留下来。与之相反，decltype会保留变量的顶层const。
第三，与auto不同，decltype的结果类型与表达式形式密切相关，如果变量名加上一对括号，则得到的类型与不加括号时会有不同。如果decltype使用的是一个不加括号的变量，则得到的结果就是该变量的类型；如果给变量加上了一层或多层括号，则编译器将推断得到引用类型。
一个用以说明的示例如下所示：

int main()
{int a = 3;auto c1 = a;   // c1: intdecltype(a) c2 = a;   // c2: intdecltype((a)) c3 = a;   // c3: int型引用const int d = 5;auto f1 = d;   // f1: intdecltype(d) f2 = d;   // f2: const intstd::cout << typeid(c1).name() << std::endl;std::cout << typeid(c2).name() << std::endl;std::cout << typeid(c3).name() << std::endl;std::cout << typeid(f1).name() << std::endl;std::cout << typeid(f2).name() << std::endl;c1++;c2++;c3++;f1++;
//    f2++;   错误：f2是整形常量，不能执行自增操作std::cout << a << " " << c1 << " " << c2 << " " << c3 << " " << f1 << " " << f2 << std::endl;return 0;
}