第3章　auto占位符（C++11～C++17）

3.1 重新定義的auto關鍵字

嚴格來說auto并不是一個新的關鍵字，因為它從C++98標準開始就已經存在了。當時auto是用來聲明自動變量的，簡單地說，就是擁有自動生命期的變量，顯然這是多余的，現在我們幾乎不會使用它。于是C++11標準賦予了auto新的含義：聲明變量時根據初始化表達式自動推斷該變量的類型、聲明函數時函數返回值的占位符。例如：

auto i = 5;                      // 推斷為int
auto str = "hello auto";         // 推斷為const char*
auto sum(int a1, int a2)->int    // 返回類型后置，auto為返回值占位符
{
    return a1+a2;
}

在上面的代碼中，我們不需要為i和str去聲明具體的類型，auto要求編譯器自動完成變量類型的推導工作。sum函數中的auto是一個返回值占位符，真正的返回值類型是int，sum函數聲明采用了函數返回類型后置的方法，該方法主要用于函數模板的返回值推導（見第5章）。注意，auto占位符會讓編譯器去推導變量類型，如果我們編寫的代碼讓編譯器無法進行推導，那么使用auto會導致編譯失敗，例如：

auto i;    // 編譯失敗
i = 5;

很明顯，以上代碼在聲明變量時沒有對變量進行初始化，這使編譯器無法確認其具體類型要導致編譯錯誤，所以在使用auto占位符聲明變量的時候必須初始化變量。進一步來說，有4點需要引起注意。

1．當用一個auto關鍵字聲明多個變量的時候，編譯器遵從由左往右的推導規則，以最左邊的表達式推斷auto的具體類型：

int n = 5;
auto *pn = &n, m = 10;

在上面的代碼中，因為&n類型為int *，所以pn的類型被推導為int *，auto被推導為int，于是m被聲明為int類型，可以編譯成功。但是如果寫成下面的代碼，將無法通過編譯：

int n = 5;
auto *pn = &n, m = 10.0;  // 編譯失敗，聲明類型不統一

上面兩段代碼唯一的區別在于賦值m的是浮點數，這和auto推導類型不匹配，所以編譯器通常會給予一條“in a declarator-list 'auto' must always deduce to the same type”報錯信息。細心的讀者可能會注意到，如果將賦值代碼替換為int m = 10.0;，則編譯器會進行縮窄轉換，最終結果可能會在給出一條警告信息后編譯成功，而在使用auto聲明變量的情況下編譯器是直接報錯的。

2．當使用條件表達式初始化auto聲明的變量時，編譯器總是使用表達能力更強的類型：

auto i = true ? 5 : 8.0;    // i的數據類型為double

在上面的代碼中，雖然能夠確定表達式返回的是int類型，但是i的類型依舊會被推導為表達能力更強的類型double。

3．雖然C++11標準已經支持在聲明成員變量時初始化（見第8章），但是auto卻無法在這種情況下聲明非靜態成員變量：

struct sometype {
    auto i = 5;    // 錯誤，無法編譯通過
};

在C++11中靜態成員變量是可以用auto聲明并且初始化的，不過前提是auto必須使用const限定符：

struct sometype {
    static const auto i = 5;
};

遺憾的是，const限定符會導致i常量化，顯然這不是我們想要的結果。幸運的是，在C++17標準中，對于靜態成員變量，auto可以在沒有const的情況下使用，例如：

struct sometype {
    static inline auto i = 5;    // C++17
};

4．按照C++20之前的標準，無法在函數形參列表中使用auto聲明形參（注意，在C++14中，auto可以為lambda表達式聲明形參）：

void echo(auto str) {…} // C++20之前編譯失敗，C++20編譯成功

另外，auto也可以和new關鍵字結合。當然，我們通常不會這么用，例如：

auto i = new auto(5);
auto* j = new auto(5);

這種用法比較有趣，編譯器實際上進行了兩次推導，第一次是auto(5)，auto被推導為int類型，于是new int的類型為int *，再通過int *推導i和j的類型。我不建議像上面這樣使用auto，因為它會破壞代碼的可讀性。在后面的內容中，我們將討論應該在什么時候避免使用auto關鍵字。