现代C++学习笔记（5）：auto与型别推导
Image （题图来自网络并做适当修改）
前一篇《现代C++学习笔记（4）：auto的前世今生》介绍了 auto 关键字在 C++语言标准中的演化历史，这次结合《Effective Modern C++》的内容，继续看其相关用法。
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前面说到，auto 对于简化代码，的确是一把利器。
最普遍存在的赋值表达式，总需要等号左右两边都是相同类型，或者至少是可以隐含转换成相同类型的，才能合法成立，也才可能被正确编译。因此，既然是相同类型，那么如果左边是一个新定义的变量，那它的类型，当然应该可以从等号右边的表达式推断得出。
代码简化的常规方法，是把需要写两遍或多遍的东西，合并到只写一遍。于是，把等号左边的变量类型定义，由具体的类型，改为 auto，就成了顺理成章的事。
auto i = 42; // int i = 42; auto l = 42l; // long l = 42l; auto ll = 42ll; // long long ll = 42ll; auto f = 4.2f; // float f = 4.2f; auto d = 4.2; // double d = 4.2; std::string s = “hello”; auto t = s + “, world”; // std::string t = … 很简单，很直观，也很方便，对吧？看起来就像弱类型语言的写法，但其背后却不失强类型语言的语法严格检查和运行效率。
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由于赋值通常都是在进行“拷贝”，即把等号右侧的表达式，所计算出来的结果，拷贝一份，放入左侧的变量中。因此，auto 能够占位变量类型，但对于它所声明的变量，是否具备 const 属性，或是否为引用类型，却难以直接操控。
我们想要使用 auto 来定义一个 const 或引用时，还是需要显式写明，才能让编译器能够正确理解：
auto x = 42; // int x = 42; const auto cx = x; // const int cx = x; const auto& rx = x; // const int& rx = x; 如上，x 和 cx 是不同的变量，它们的地址不同（可以通过 & 获取地址，并将其打印出来，进行验证）。而 cx 带了 const 属性，因此不能在后面的代码中进行修改（其实这仅仅是编译器做的限定，如果你暴力地获取指针，在二进制代码级别，还是可以修改该变量的）。rx 是个引用，它其实是 x 的一个别名，如果取地址，x 与 rx 将得到相同的地址，同时，又由于它带有 const 属性，因此后续代码也同样不能修改 rx 的值（但原 x 可以被修改）。
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对于上面的这三行变量定义（x、cx 和 rx），在“条款2：理解auto型别推导”中，是将其与模板推导放到一起来介绍的。
这有点不容易理解，于是书中给出了如下的伪代码，一下子就把 auto 变量定义式，与先前提到过的“型别推导”联系到一起了：
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前面《现代C++学习笔记（2）：型别推导基础》提到过，模板函数的参数型别推导，存在三种情况。而这里进行 auto 变量定义时，与之类似，也存在完全一样的三种情况：
情况1：型别修饰词是指针或引用，但不是万能引用
情况2：型别修饰词是万能引用
情况3：型别修饰词即非指针也非引用
情况1 和情况 3，在前面的例子中已经展示过：
auto x = 42; // 情况3（x即非指针也非引用） const auto cx = x; // 情况3（cx即非指针也非引用） const auto& rx = x; // 情况1（rx是个引用，但非万能引用） 情况2 的运行也与预期一致：
auto&& uref1 = x; // x 的型别是 int，且是左值， // 所以 uref1 的型别是 int& auto&& uref2 = cx; // cx 的型别是 const int，且是左值 // 所以 uref2 的型别是 const int& auto&& uref3 = rx; // rx 的型别是 const int&，且是左值 // 所以 uref3 的型别是 const int& auto&& uref4 = 42; // 42 的型别是 int，且是右值 // 所以 uref4 的型别是 int&& 4
看到上面，我相信大家一定都会跟我一样，完全认同了 auto 变量定义，的确就跟模板函数的型别推导，本质上是完全相同的。然而，就在这个时候，Scott Meyers 却说有一种情况例外，真是跌宕起伏，吊足胃口。
要解释这种情况，需要回到类的实例初始化语法来。这是一个新标准中的有意思的特性引入，它涉及到如何兼顾语法的一致优雅，同时又尽量不破坏旧代码的综合考虑。限于篇幅，我打算等后面单独用一篇来展开。
这里就暂时用书中提及的例子，简单带过：
首先是C++98标准提供的两种初始化变量的语法：
int x1 = 42; int x2(42); 然后是C++11新增的两种初始化变量的语法：
int x3 = { 42 }; int x4{42}; 上面四行代码，忽略变量名的差异，它们彼此之间其实是完全等价的。
然而，如果简单暴力地把 int 换成 auto，结果却并不与预期相同：
auto x1 = 42; // 型别是int，值是42
auto x2(42); // 同上
auto x3 = { 42 }; // 型别是std::initializer_list
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auto用法中，这个突如其来的混乱，看起来更像是一个语法设计上的缺陷。按照书中的说法，“这个缺陷至今尚未得到解决”。
正如 Scott Meyers 在书中也声称：“我自己也奇怪。实话实说，对此我找不到一个有说服力的解释。但规则就是规则……”
所以，不要期待一个语法标准总是自洽、圆满和完美的。遇到特殊情况，记住并遵守就是。
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不过，最后，我还是做了一次实验：
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其编译和运行结果如下：
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可见，与书中表达的不同，仅有第三种写法是存在混乱的（生成了初始化列表类型），第四种写法并未出现混乱（仍然是整数类型）。也许未来C++标准的发展，还真有可能最终解决这些混乱呢。
注：本文首发表于“不靠谱颜论”公众号，并同步至本站。