C++11 新特性之类型推断与类型获取

       本文是C++11新特性介绍的第二部分，涉及到C++11这次更新中较为重要的特性类型推断（auto）与类型获取（decltype）。

简单的类型推断

       C++11新标准中增加了auto类型说明符，可以让编译器帮我们分析表达式的类型。

double val1 = 1.1, val2 = 2.2;
auto sum = val1 + val2;
auto val3 = 0.3, *p = &val3;
//auto val4 = 0, val5 = 0.0; // wrong. different types.
//auto sum2; // wrong, auto type must be initialized.
double val6 = 1.6, &rval6 = val6;
auto aval6 = rval6;
aval6 = 6.0; // aval6 is not a reference.
cout<<"test simple auto:\n"<<val1<<'\t'<<val2<<'\t'<<sum<<'\t'<<val3<<'\t'<<p<<'\t'<<val6<<'\t'<<rval6<<'\t'<<aval6<<endl;

       需要注意的是：
       1.使用auto定义的变量必须有初始值，不然无法进行类型推断
       2.在同一条语句中使用auto定义的变量，其基础类型必须一致

const 和 auto

       auto在进行类型推断时，一般会忽略顶层const（top-level const），而保留底层const（low-level const）。如果想要保留顶层const，则必须显式的在auto前添加const指示符。
       所谓顶层const，指的是当前的数据类型本身是常量，如double，int或者相关的指针本身是常量；
       而底层const，指的是如指针、引用等复合类型，其所指向的数据类型是常量。

const int val7 = 1, &rval7 = val7;
auto aval7 = val7; // remove top-level const
aval7 = 7;
auto aval8 = rval7; // remove top-level const
aval8 = 8;
auto aval9 = &val6; // not const
*aval9 = 9;
auto aval10 = &val7; // keep low-level const
//*aval10 = 10; // wrong. const int can't be changed.
const auto aval11 = val7; // top-level const auto
//aval11 = 11; // wrong. const int can't be changed.
auto &aval12 = val7; // keep top-level const
//aval12 = 12; // wrong. const reference
auto &aval13 = val6;
aval13 = 13.0;
//auto &aval14 = 42; // wrong. must be const auto
const auto &aval15 = 15;
//aval15 = 16; // wrong. const reference.
//auto &aval16 = aval7, *aval17 = &val7; // wrong. type not consistent
cout<<"test auto and const:\n"<<val7<<'\t'<<rval7<<'\t'<<aval7<<'\t'<<aval8<<'\t'<<*aval9<<'\t'<<aval10<<'\t'<<aval11<<'\t'<<aval12<<'\t'<<aval13<<'\t'<<aval15<<endl;

       当定义一个auto的引用时，顶层const被保留，如上述测试代码中的aval12所示。另外，输出的结果中，有些数值可能和预想的不太一样，可以思考一下是为什么^_^（Tips：和引用有关）。

类型获取 decltype

       decltype(expr)可以获得expr表达式对应的类型，并且不会对expr具体求值。

int d()
{
    cout<<"This function shouldn't be called."<<endl;
    return 17;
}
decltype(d()) dval17 = 15.2;
cout<<"test decltype:\n"<<dval17<<endl;

decltype 与 const

       decltype处理const的方式与auto不同。
       1.如果decltype中的表达式是一个变量，那么返回该变量的类型（包括顶层const）
       2.如果decltype中的表达式不是变量，则返回该表达式结果对应的类型。
       看上去没啥区别？其实这里的规则导致了decltype(r+0) decltype((i))这种诡异的写法。还是具体看代码吧。

decltype(val7) val18 = 0;
decltype(rval7) val19 = val18;
//val19 = 10; // wrong. val19 is a reference to const int.
cout<<"test decltype and const:\n"<<val18<<'\t'<<val19<<endl;

//double *pval20 = &val6;
//decltype(*pval20) val21; // wrong. decltype(*pval20) = double&, must be initialized.
decltype(rval6 + 0) val22;
//decltype((val6)) val23; //wrong. decltype((val6)) == double&, must be initialized.
decltype(val6) val24;
cout<<"test decltype and reference:\n"<<val22<<'\t'<<val24<<endl;

       上面代码中需要注意的地方有：
       1.val21处，如果decltype中的表达式是一个解引用操作，那么将得到一个引用类型，所以必须初始化。
       2.val22处，rval6是一个引用类型（double&），如果我们需要获得这个引用的基础类型（即double），那么使用rval6 + 0这样一个表达式，显然这个表达式的结果将不是引用了。
       3.val23和val24处，如果decltype中的变量加上了括号，那么就会被当作表达式处理；而变量是一种可以作为左值被赋值的特殊表达式，因此decltype对于这种带括号的变量（val23处），就会得到一个引用类型。

使用 auto 缩写类型

string name = "Yubo";
auto length = name.size();
cout<<"test auto with complex type:\n"<<length<<endl;

       不用费劲写string::size_type了^o^

使用 auto 简化声明

       声明指向数组的指针总是一件令人痛苦的事情：

int val25[3][4] = {
    {0, 1, 2, 3},
    {4, 5, 6, 7},
    {8, 9, 10, 11}
};

cout<<"test auto to simplify type:\n";
cout<<"old way:\n";

for(int (*p)[4] = val25; p != val25 + 3; p++)
{
    for(int *q = *p; q != *p + 4; q++)
    {
        cout<<*q<<'\t';
    }
    cout<<'\n';
}

       有了auto之后，我们可以像下面这样清爽：

cout<<"new way:\n";
for(auto ap = val25; ap != val25 + 3; ap++)
{
    for(auto aq = *ap; aq != *ap + 4; aq++)
    {
        cout<<*aq<<'\t';
    }
    cout<<'\n';
}

使用 decltype 简化函数返回类型

       如果我们已经知道某个函数会返回什么对象，然而这个对象又是一个类型复杂不好写的对象，那么decltype就可以派上用场了。

int odd[] = {1, 3, 5, 7, 9};
int even[] = {0, 2, 4, 6, 8};
decltype(odd) *get_odd_or_even(int i)
{
    return (i % 2) ? &odd : &even;
}

auto val26 = get_odd_or_even(1);
cout<<"test decltype to simplify func return type:\n";

for(auto p = begin(*val26); p != end(*val26); p++)
{
    cout<<p<<' '<<*p<<'\t';
}
cout<<endl;

使用 auto 动态分配内存

       auto可以和new配合，来动态分配内存，并进行初始化。

auto val27 = new auto(val24);
auto val28 = new auto(name);
cout<<"test auto to new object with a given obj:\n";
cout<<*val27<<'\t'<<*val28<<'\t'<<val28<<'\t'<<&name<<endl;
auto val29 = new auto(odd); // right. can use auto to new a pointer to an array
for(auto p = *val29; p != *val29 + 5; p++)
{
    cout<<p<<' '<<*p<<'\t';
}
cout<<endl;

//auto val30 = new auto[10](val24); // wrong. can't use auto to new an array
int *val31 = new int[10]{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // this is right
cout<<val31<<'\t'<<val31[0]<<"to"<<val31[9]<<endl;

       这里有几处需要留意的地方：
       1.val29处，只是new出了一个指向数组的指针，并没有复制数组的值。因此在下面循环中打印出的p值（地址）和odd数组的地址是一样的。
       2.不可以使用auto来分配一个动态数组。这是因为使用new分配数组时，不支持圆括号的初始化方式，只支持花括号的列表初始化方式。

总结

       1.可以使用auto说明符，让编译器帮我们推断类型。
       2.auto在进行类型推断时，一般会忽略顶层const(top-level const)，而保留底层const(low-level const)。
       3.decltype(expr)可以获得expr表达式对应的类型，并且不会对expr具体求值。
       4.decltype(rval + 0)可以获得值类型（非引用），decltype(*p)获得引用类型，decltype((val))获得引用类型。
       5.使用auto可以缩写一些复杂难写的类型。
       6.使用auto可以简化类型声明，尤其是数组和指针混合的声明。
       7.在知道某一函数会返回什么对象时，可以使用decltype可以简化函数返回类型。
       8.auto和new可以配合以动态分配内存，但是不能用于动态分配数组。