第3章　auto占位符（C++11～C++17）

3.1 重新定义的auto关键字

严格来说auto并不是一个新的关键字，因为它从C++98标准开始就已经存在了。当时auto是用来声明自动变量的，简单地说，就是拥有自动生命期的变量，显然这是多余的，现在我们几乎不会使用它。于是C++11标准赋予了auto新的含义：声明变量时根据初始化表达式自动推断该变量的类型、声明函数时函数返回值的占位符。例如：

auto i = 5;                      // 推断为int
auto str = "hello auto";         // 推断为const char*
auto sum(int a1, int a2)->int    // 返回类型后置，auto为返回值占位符
{
    return a1+a2;
}

在上面的代码中，我们不需要为i和str去声明具体的类型，auto要求编译器自动完成变量类型的推导工作。sum函数中的auto是一个返回值占位符，真正的返回值类型是int，sum函数声明采用了函数返回类型后置的方法，该方法主要用于函数模板的返回值推导（见第5章）。注意，auto占位符会让编译器去推导变量类型，如果我们编写的代码让编译器无法进行推导，那么使用auto会导致编译失败，例如：

auto i;    // 编译失败
i = 5;

很明显，以上代码在声明变量时没有对变量进行初始化，这使编译器无法确认其具体类型要导致编译错误，所以在使用auto占位符声明变量的时候必须初始化变量。进一步来说，有4点需要引起注意。

1．当用一个auto关键字声明多个变量的时候，编译器遵从由左往右的推导规则，以最左边的表达式推断auto的具体类型：

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

在上面的代码中，因为&n类型为int *，所以pn的类型被推导为int *，auto被推导为int，于是m被声明为int类型，可以编译成功。但是如果写成下面的代码，将无法通过编译：

int n = 5;
auto *pn = &n, m = 10.0;  // 编译失败，声明类型不统一

上面两段代码唯一的区别在于赋值m的是浮点数，这和auto推导类型不匹配，所以编译器通常会给予一条“in a declarator-list 'auto' must always deduce to the same type”报错信息。细心的读者可能会注意到，如果将赋值代码替换为int m = 10.0;，则编译器会进行缩窄转换，最终结果可能会在给出一条警告信息后编译成功，而在使用auto声明变量的情况下编译器是直接报错的。

2．当使用条件表达式初始化auto声明的变量时，编译器总是使用表达能力更强的类型：

auto i = true ? 5 : 8.0;    // i的数据类型为double

在上面的代码中，虽然能够确定表达式返回的是int类型，但是i的类型依旧会被推导为表达能力更强的类型double。

3．虽然C++11标准已经支持在声明成员变量时初始化（见第8章），但是auto却无法在这种情况下声明非静态成员变量：

struct sometype {
    auto i = 5;    // 错误，无法编译通过
};

在C++11中静态成员变量是可以用auto声明并且初始化的，不过前提是auto必须使用const限定符：

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

遗憾的是，const限定符会导致i常量化，显然这不是我们想要的结果。幸运的是，在C++17标准中，对于静态成员变量，auto可以在没有const的情况下使用，例如：

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

4．按照C++20之前的标准，无法在函数形参列表中使用auto声明形参（注意，在C++14中，auto可以为lambda表达式声明形参）：

void echo(auto str) {…} // C++20之前编译失败，C++20编译成功

另外，auto也可以和new关键字结合。当然，我们通常不会这么用，例如：

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

这种用法比较有趣，编译器实际上进行了两次推导，第一次是auto(5)，auto被推导为int类型，于是new int的类型为int *，再通过int *推导i和j的类型。我不建议像上面这样使用auto，因为它会破坏代码的可读性。在后面的内容中，我们将讨论应该在什么时候避免使用auto关键字。