一. 前言
上期我们介绍了c++新增的两个重要语法：引用和内联函数，今天我们带来的内容是**auto关键字**、**范围for**以及**nullptr指针**，本期也是初识C++的最后一期。上期回顾：
【C++深入浅出】初识C++中篇（引用、内联函数）http://t.csdn.cn/LCvY0** 话不多说，直接上菜！！！**
二. auto关键字
2.1 auto的引入
在我们写代码的过程中，可曾发现，随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，包括但不限于以下两点：1. **类型难于拼写**、2. **含义不明确导致容易出错**。例如：
#include <string>
#include <map>
int main()
{
std::map<std::string, std::string> m{ { "apple", "苹果" }, { "orange","橙子" },{ "pear","梨" } };
std::map<std::string, std::string>::iterator it = m.begin();
while (it != m.end())
{
//....
}
return 0;
}
你没有看错，上面的std::map<std::string, std::string>::iterator 其实是一个类型，是不是非常吓人
。像这种长类型特别容易写错，有的人可能已经想到了解决方案：可以通过typedef给类型取别名。是的，这无疑也是种好方法，但使用typedef前我们必须先知道类型，有时候这并不容易做到。那怎么办呢？不急，C++11中的auto关键字就是为了解决这个问题。
2.2 auto简介
在早期C/C++中使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，但由于用处不大，一直没有人去使用它。
而在C++11中，C++标准委员会赋予了auto全新的含义，即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，使用auto声明的变量类型编译器会在编译时期自动推导而得。
为了避免与C++98中的auto发生混淆，C++11只保留了auto作为类型指示符的用法。
#include<string>
int TestAuto()
{
return 10;
}
int main()
{
int a = 10;
string s;
auto b = a;
auto c = 'a';
auto d = TestAuto();
auto e = s.begin();
cout << typeid(b).name() << endl; //typeid类似于sizeof一样，是一个操作符，其可以用来获取变量的类型。
cout << typeid(c).name() << endl;
cout << typeid(d).name() << endl;
cout << typeid(e).name() << endl;
//auto e; 无法通过编译，使用auto定义变量时必须对其进行初始化
return 0;
}
输出结果如下
可以看出，编译器自动帮我们将类型推导出来了，是不是非常方便
2.3 auto的使用细则
学会了auto的基本使用，接下来就是避坑时间惹
** 1. auto定义变量时必须对其进行初始化**
** **auto并非是一种“类型”的声明，而是一个类型声明时的“占位符”。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，然后将auto替换为变量实际的类型。
int main()
{
int val = 10;
auto a; //错误写法，编译时会报错
auto b = val; //正确写法，定义时进行初始化，编译器才能进行推导然后将auto替换
return 0;
}
** 2.** **auto和指针和引用**
** *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 x = 10;
auto a = &x;
auto* b = &x;
auto& c = x;
cout << typeid(a).name() << endl;
cout << typeid(b).name() << endl;
cout << typeid(c).name() << endl;
*a = 20;
*b = 30;
c = 40;
return 0;
}
** 3. 在同一行定义多个变量**
** **当在同一行声明多个变量时，这些变量必须类型相同，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，然后将auto进行替换，最后用替换后的类型定义其他变量。
int main()
{
auto a = 1, b = 2; // 正确写法
auto c = 3, d = 4.0; // 编译失败，因为c和d的初始化表达式类型不同
return 0;
}
2.4 auto不能推导的场景
** 1、auto不能作为函数的参数**
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，
// 原因：函数调用传参发生在运行阶段，故在编译阶段编译器无法对a的实际类型进行推导
void TestAuto(auto a)
{}
** 2.、auto不能直接用来声明数组**
int main()
{
int a[] = { 1,2,3 };
auto b[] = { 4,5,6 };
return 0;
}
三. 基于范围的for循环(C++11)
3.1 范围for的语法
在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：
int main()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
{
array[i] *= 2; //利用下标访问
}
cout << endl;
for (int* p = array; p < array + sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++p)
{
cout << *p << ' '; //利用指针访问
}
cout << endl;
}
但是对于array这个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围显然显得有点多余，有时候还会容易犯错误产生越界。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号分为两部分：第一部分是范围内迭代取得的变量，第二部分则表示进行迭代的集合对象。上述代码使用范围for改写如下
int main()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
for (auto& e : array) //依次取数组的数据给引用变量e，自动判断结束，自动迭代 + 1
{
e *= 2;
}
for (auto e : array) //依次取数组的数据赋值给变量e，自动判断结束，自动迭代 + 1
{
cout << e << " ";
}
return 0;
}
可以看到，我们使用到了之前学的auto关键字，利用auto的自动类型推导，我们无需显式地写出e的类型，使得范围for的使用更加简洁方便，这也是auto的常见优势用法之一。
在第一个范围for中，由于e是引用变量，因此e表示的是数组每个元素的别名，对e进行修改就是对数组元素进行修改。
而在第二个范围for中，e是普通变量，表示的是数组每个元素的拷贝，对e进行修改对数组元素没有影响。
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。
3.2 范围for的原理
可能会有的小伙伴会好奇：范围for这个东西这么智能，既能自动迭代，还能自动判断结束，那么它的原理究竟是什么呢
实际上，并没有想象中的那么复杂。范围for的底层原理实际上就是迭代器遍历，编译器在编译时会自动将范围for的代码替换为迭代器遍历相关代码。迭代器的知识我们后续会介绍，这里大家将其理解为指针即可。
下面是一段vector容器的遍历代码：
int main()
{
vector<int> v;
for (int i = 1; i <= 5; i++) //插入1-5的数据
{
v.push_back(i);
}
for (auto e : v) //范围for遍历
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
编译器编译时范围for会替换成类似于如下的代码：
int main()
{
vector<int> v;
for (int i = 1; i <= 5; i++) //插入1-5的数据
{
v.push_back(i);
}
vector<int>::iterator it = v.begin();
//auto it = v.begin(); //迭代器的类型较长，也可以使用auto自动推导
while (it != v.end()) //迭代器遍历，这里将it当做指针理解即可
{
cout << *it << ' ';
it++;
}
cout << endl;
return 0;
}
结论：范围for其实就是编译器进行了替换，本质上还是迭代器的遍历。
3.3 范围for的使用条件
** 1、for循环迭代的范围必须是确定的**
** **对于数组而言，for循环迭代的范围就是从数组中第一个元素到最后一个元素；对于类而言，应该提供begin和end的方法，begin和end就是for循环迭代的范围。
void putArray(int array[])
{
//数组传参发生降维，array是个指针，指向数组首元素
for (auto e : array) //由于array只是个int*指针，我们无法确定迭代的范围，故这里的范围for会报错
{
cout << e << ' ';
}
}
int main()
{
vector<int> v;
for (int i = 1; i <= 5; i++) //插入1-5的数据
{
v.push_back(i);
}
for (auto e : v) //范围for遍历vector容器类。范围：v.begin()~v.end()
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
int array[5] = { 1,2,3,4,5 };
for (auto e : v) //范围for遍历array数组。范围：从第一个元素的下标0到最后一个元素的下标4
{
cout << e << ' ';
}
putArray(array);
return 0;
}
** 2、迭代的对象要实现++和==的操作**
** **上面我们看到范围for替换为迭代器遍历的代码中，使用迭代器it进行遍历时需要用到++和==的操作，顾迭代器需要支持++和==的操作。（目前不清楚的了解一下即可，等到我们讲解迭代器时再深入讨论）
四. 指针空值nullptr(C++11)
在C语言中，我们对指针进行初始化时，经常会用NULL空指针进行初始化，如下：
int main()
{
int* p1 = NULL;
return 0;
}
实际上，NULL是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：
可以看到，NULL在C++中被定义为字面常量0，在C语言中被定义为无类型指针(void*)常量。而字面常量0在编译器看来默认是整形常量，这就会导致出现一些不可预料的错误，例如：
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;
}
上述代码在C++中的结果如下所示
本意我们是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数，但是由于NULL在C++中被定义成字面常量0，因此调用了更符合的f(int)函数，与程序的初衷相悖。如果我们执意要调用f(int*)函数，只能将NULL强制类型转换为int*，再进行调用即可，但这样会显得非常奇怪
出于以上原因，C++11新增了一个关键字nullptr用来表示指针空值，如下：
void f(int)
{
cout << "f(int)" << endl;
}
void f(int*)
{
cout << "f(int*)" << endl;
}
int main()
{
f(0);
f(nullptr); //nullptr表示空指针
return 0;
}
此时代码的结果就符合我们初衷了：
**关于nullptr的几点说明与建议 **
- 在使用nullptr表示指针空值时，不需要包含头文件，因为nullptr是C++11作为新关键字引入的。
- 在C++11中，sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0)所占的字节数相同。
- 为了提高代码的健壮性，在C++中表示指针空值时最好使用nullptr。
以上，就是本期的全部内容啦🌸
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