欢迎阅读我的 【C++Primer】专栏

专栏简介：本专栏主要面向C++初学者，解释C++的一些基本概念和基础语言特性，涉及C++标准库的用法，面向对象特性，泛型特性高级用法。通过使用标准库中定义的抽象设施，使你更加适应高级程序设计技术。希望对读者有帮助！

2.5 处理类型

随着程序越来越复杂,程序中用到的类型也越来越复杂,这种复杂性体现在两个方面。一是一些类型难于“拼写“,它们的名字既难记又容易写错,还无法明确体现其真实目的和含义。二是有时候根本搞不清到底需要的类型是什么,程序员不得不回过头去从程序的上下文中寻求帮助。

类型别名

类型别名(type alias)是一个名字,它是某种类型的同义词。使用类型别名有很多好处,它让复杂的类型名字变得简单明了、易于理解和使用,还有助于程序员清楚地知道使用该类型的真实目的。

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,关键字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。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,week1y; //等价于double hourly、week1y;
SI item;//等价于Sales_itemitem

指针、常量和类型别名

如果树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,constp string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孔,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。

auto类型说明符

编程时常常需要把表达式的值赋给变量,这就要求在声明变量的时候清楚地知道表达式的类型。然而要做到这一点并非那么容易,有时甚至根本做不到。为了解决这个问题,C++11新标准引入了auto类垣说明符,用它就能让编译器替我们去分析表达式所属的类型。和原来那些只对应一种特定类型的说明符(比如double)不同,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ittem的类型
auto item = val1 + val2;//item初始化为val1和val2相加的结果

此处编诙器将根据vall和val2相加的结果来推断ittem的类型。如果val1 和 val2 是类Sales_item的对象,则ittem的类型就是Sales_itemt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是整型指针
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

编诙器推断出来的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,正如我们所熟知的,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.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的顶层const特性被忽略据了)
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 是指向整个常量的指针（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 i = c ;//i的推演类型是int,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。和往常一样,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,切记,符号g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
//错误: i 的类型是 int 而 &ci 的类型是const int
auto & n= i ,*p2 = &ci;

decltype类型指示符

有时会遇到这种情况:希望从表达式的类型推断出要定义的变量的类型,但是不想用该表达式的值初始化变量。为了满足这一要求,C++11新标准引入了第二种类型说明符decltype,它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的类型就是函数王的返回类型

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。换句话说,编详器为sum指定的类型是什么呢? 就是假如f被调用的话将会返回的那个类型。

decltype 处理顶层 const 和引用的方式与auto有些许不同。如果 decltype 使用的表达式是一个变量,则decletype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

因为cj是一个引用,decltype(cj)的结果就是引用类型,因此作为引用的z必须被初始化。

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。将要介绍的,有些表达式将向decltype返回一个引用类型。一般来说当这种情况发生时,意味着该表达式的结果对象能作为一条赋值语句的左值:

// decltype 的结果可以是引用类型
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 int&,必须初始化

因为r是一个引用,因此decltype®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int&,而非int。

decltype和auto的另一处重要区别是,decltype的结果类型与表达式形式密切相关。有一种情况需要特别注意:对于decltype所用的表达式来说,如果变量名加上了一对括号,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,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(t) e;    //正确:e是一个(未初始化的)int

WARMNG: 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