C++之处理类型(2.5)

2018-02-09 12:38:34来源:https://www.jianshu.com/p/c805aff20e22作者:通若人点击

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引言

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。一是部分类型难于书写,名字难记又易写错,还无法明确体现其真是目的和含义;二是有时候不清楚到底需要什么类型,程序员不得不回过头去从程序的上下文查找。


类型别名

类型别名(type alias)是一个名字,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、有助于程序员清楚地知道该类型的真实目的。


有两种方法可用于定义类型别名。


使用关键字typedef

typedef double vages;     // vages是double的同义词
typedef vages base, *p; //base是double的同义词,p是double*的同义词

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。


使用别名声明来定义类型的别名
using SI = Sales_item;  //SI是Sales_item的同义词

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,都可使用类型别名替代:


vages hourly, weekly;          //等价于double hourly,weekly
SI item; // 等价于Sales_item item;

指针、常量和类型别名

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面就会产生意想不到的结果。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

上面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子,以理解该语句的含义:


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

这种理解是错误的。声明语句中用到pstring时,其基本数据类型就是指针。可使用char*重写了声明语句之后,数据类型就变成了char, * 成为了声明符的一部分。这样改写的结果就是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。然而很多时候要做到这一点并不容易,有时甚至根本做不到。为此,C++11引入了auto类型说明符,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(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。


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

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必须相同:


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是整数,pi是double类型

复合类型、常量和auto

编译器推断出来的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原则。


正如我们所熟知的,使用引用其实就是使用引用的对象,特别是当引用被用作初始值时,正真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)

再次,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 it ci = i, &cr = ci;
auto b = ci; //b是一个整数(ci的顶层const特性被忽略掉了)
auto c = cr; //c是一个整数(cr是ci的别名,ci本身又是一个顶层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的类型是int,f是const int

还可将引用的类型设为auto,此时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:不可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

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f的返回类型

编译器并不会调用函数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制定的类型是什么呢?就是加入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有些不同。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,cj是一个引用,所以z也是引用,必须被初始化

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。有些表达式将向decltype返回一个引用类型。


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

decltype和auto的另一个区别就是,decltype的结果类型与表达式形式密切相关。



decltype((variable))(注意是双括号)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引用。









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