2.5 处理类型

 

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”，他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楚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找帮助。

2.5.1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bouble*的同义词，即指向double类型对象的指针

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“ = ”，其作用是把“ = ”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;

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就会产生意想不到的后果。例如下面的声明语句用到了pstring，它实际上是类型char*的别名：

        typedef char *pstring;    // pstring是指向char型对象的指针

        const pstring cstr = 0;     // cstr是指向char型对象的常量指针

        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，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，这里的cstr是一个指向字符常量的指针

再次强调一遍：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。

2.5.2 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不同，auto让编译器通过初始值来推断变量的类型。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item的类型

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

此处编译器将根据val1和val2相加的结果来推断item的类型。如果val1和val2是类Sales_item的对象，则item的类型就是Sales_item；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特性被忽略掉了）

        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;         // 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。而是底层常量。

        要在一条语句中定义多个变量，切记，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

        auto &n = i, *p2 = &ci;     // 错误：i的类型是int而&ci的类型是const int

2.5.3 decltype类型指示符

         有时候会遇到这样一种情况：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：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。如4.1.1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（r）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。（定义了一个引用之后，对其进行的所有操作都是在与之绑定的对象上进行的！）

        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。因为*p就是当前指针p所指对象的一个引用，我们可以直接给*p赋值来改变p所指对象的值。

        decltype和auto的另一个重要区别是：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，结果是引用

        decltype((i)) d;   // 错误：d是int&，必须初始化

        decltype(i) e;      // 正确：e是一个（未初始化的）int

注：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引用。