auto与typedef与宏（千字长文详解）

时间：2022-11-22 16:58:16

auto与typedef与宏

前言

当随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在

  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;
}

我们可以使用很多方法来进行简化！

宏

#define MAP std::map<std::string, std::string> 
int main()
{
 MAP m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
 MAP::iterator it = m.begin();
 while (it != m.end())
 {
 //....
 }
 return 0;
}

宏是直接在预编译阶段进行替换

但是宏也是有缺点——例如没有安全类型检查！

typedef

​ 既然宏有缺点，那typedef呢？

#include <string>
#include <map>
typedef std::map<std::string, std::string> map;
int main()
{
	map m{ { "apple", "苹果" }, { "orange", "橙子" }, {"pear","梨"} };
	map::iterator it = m.begin();
	while (it != m.end())
	{
		//....
	}
	return 0;
}

答案是也有——会导致变量类型的不准确！

typedef char* pstring;
int main()
{
    const pstring p1;    //编译失败
    const pstring* p2;   //编译成功
    const pstring p1 = 0;//就可以编译成功了
 return 0;
}
//const pstring 的实际类型不是 const char* 而是 char* const！

关于这一点可以看c++之const详解

auto(C++11)

auto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

auto的正常使用

int TestAuto()
{
	return 10;
}
int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;
	auto c = 'a';
	auto d = TestAuto();
    //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
	cout << typeid(b).name() << endl;
	cout << typeid(c).name() << endl;
	cout << typeid(d).name() << endl;
	return 0;
}

auto与typedef与宏（千字长文详解）

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。

auto与指针与引用

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;
}

auto 与auto没有任何区别！但是引用时一定要加上&*

auto与typedef与宏（千字长文详解）

auto在同一行定义多个变量

void TestAuto()
{
    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
}

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。

auto不能推导的情况

auto不能作为形参类型

void TestAuto(auto a)
{
    return;
}
// 此处代码编译失败，auto不能作为形参类型，因为编译器无法对a的实际类型进行推导

让我们从汇编的角度去看待函数调用

==在在最新的 x86_64 的架构中，通常用 rbp, rsp 这两个寄存器来保存进程栈的状态==

rbp 保存的是栈中当前执行函数的基本地址，当前执行函数所有存储在栈上的数据都要靠 rbp 指针加上偏移量来读取，而 rsp 就是常说的栈指针，它永远指向一个进程的栈顶。

对于栈我们有两个结论

  1. 栈是从高地址向低地址增长的
  2. 栈是从栈顶开始增长的

auto与typedef与宏（千字长文详解）

这次是在内存中栈的真正样子，有的树上会为了方便描述，将栈的栈顶放在上面，栈底放在下面！可以认为栈是一个杯子，栈底是杯底，瓶口是栈顶，但是在内存中这个杯子是==倒着放的==

接下来我们看在汇编中的是如何建立栈帧的！

auto与typedef与宏（千字长文详解）

首先是将rbp压入栈中

然后rsp(指向栈顶的指针),进行自减，从高地址到地址

这样就完成了对于栈帧的开辟！

我们回到原来的问题——为什么auto不能作用形参类型？

问题就出现在rsp的自减上，因为函数调用之前总得先开辟栈帧，问题就是我们不知道类型是什么，从而就无法确定rsp要自减多少——==也就是说不知道要开辟多少的栈帧空间！==

==上面的为什么要对auto类型的变量进行初始化也是一样的道理，如果不知道变量是什么类型调用main函数的时候也不知道要开辟多少的空间！==

==记住auto是在编译期间完成替换的==

auto不能直接用来声明数组

void TestAuto()
{
    int a[] = { 1,2,3 };
    auto b[] = { 4，5，6 };
}

auto在实际中最大的优势是

auto在实际中最常见的优势用法就是跟C++11提供的新式for循环，还有 lambda表达式等进行配合使用。

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