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[C++知识库]C++ 处理类型:type aliasauto和decltype

类型别名 type alias(typedef与别名声明)

类型别名是一个名字,它是某种类型的同义词。有两种方法可用于定义类型别名。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,typedef作为声明语句中的基本数据类型的一部分出现。含有typedef的声明语句定义的不再是变量而是类型别名。这里的声明符也可以包含类型修饰,从而也能由基本类型构造出复合类型出来。

新标准规定了一种新的方法,使用别名声明(alias declaration)来定义类型的别名:

using SI = Sales_item;//SI是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,其作用是把等号左侧的名字规定成等号右侧类型的别名。
类型别名和类型的名字等价,只要是类型的名字能出现的地方,就能使用类型别名:

wages hourly,weekly; //等价于double hourly、weekly
SI item;//等价于Sales_item item

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

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常量指针。

错误理解:

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

注意到,声明语句中用到pstring时,其基本类型是指针。可是用char*重写了声明语句,数据类型变成了char,*成为了声明符的一部分。可这样改写的结果是,const char成了基本数据类型。前后两者生声明含义截然不同,前者声明了一个指向char常量指针,改写后的形式指向const char指针

auto 类型说明符

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。

auto item = val1 + val2;//item初始化为val1和val2相加的结果

使用auto也可以在一条语句中声明多个变量,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;    //accept i int、p int*
auto sz=0,pi=3.14; //wrong sz int、pi double/flout

复合类型、常量和auto

首先,使用引用其实是使用引用的对象,特别是当引用被当作初始值时,真正参与初始化的其实是引用对象的值。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,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顶层const的特性被忽略掉了)
auto c=cr;  //c是一个整数(cr时ci的别名,ci本身是一个顶层const)
auto d=&i;  //d是一个整数指针(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;         //wrong:不能为非常量引用绑定字面值
const auto &j=42;   //accept:**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。如果我们给初始值绑定一个引用,则此时的常量就不是顶层常量了。

要在一条语句中定义多个变量,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类型:

auto k=ci,&l=i;     //k是整数,l是整数引用
auto &m=ci,*p=&ci;  //m是对整数常量的引用,p是指向整数常量的指针
auto &n=i,*p2=&ci;  //wrong:i类型为int,&ci为const int

decltype 类型指示符

作用是选择并返回操作数的数据类型

decltype(f()) sum=x;  //sum的类型就是f函数返回的类型

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。换句话说,编译器为sum指定的类型就是假如f被调用的话将会返回的那个类型。

不同于auto,如果decltype使用的表达式是一个变量,则decltype返回该变量的类型(包括顶层const和引用在内):

const int ci=0,&cj=ci;
decltype(ci) x = 0;   //x const int
decltype(cj) y = x;   //y const int&
decltype(cj) z;       //wrong: z是一个引用,必须初始化

注意到,引用从来都是作为其所指对象的同义词出现,只有在decltype处是一个例外。
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,有些表达式将向decltype返回一个引用值类型。一般这种情况发生时,意味着该表达式结果对象能作为一条赋值语句的左值:

int i=42,*p=&i,&r=i;
decltype(r+0) b;  //accept:加法结果是int,b是一个(未初始化的)int
decltype(*p) c;   //wrong:c是int&,必须初始化

r原本是一个引用, 通过(r+0),表达式结果将是一个具体的值而非一个引用。

另一方面,如果表达式的内容是解引用操作,则declytpe将得到引用类型。解引用指针可以得到指针所指对象,而且还能给这个对象赋值。因此,decltype(*p)的结果类型就是int&,而非int。

decltype与auto另一重要不同是,decltype的结果类型与表达式形式密切相关。注意到,对于decltype的表达式来说,如果变量名加上括号,则得到的结果就是该变量的类型;如果给变量加上一层或多层括号,编译器就会把它当成是一个表达式。变量是一种可以作为赋值语句左值的特殊表达式,所以这样的decltype就会得到引用类型:

decltype((i)) d;  //wrong:d是int&,必须初始化
decltype(*p)  c;  //accept:c是一个(未初始化的)int

WARNING:decltype((variable)) (注意是双括号)的结果永远时引用,而decltype(variable)的结果只有当variable本身就是一个引用时才是引用。

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