2.1 普通函数的参数中的auto

    从c++14起，lambda可以使用auto占位符声明或者定义参数:   

 auto printColl = [] (const auto& coll) // generic lambda
   { 
        for (const auto& elem : coll) 
        {
             std::cout << elem << '\n';
        }
   }

只要支持Lambda 内部的操作，占位符允许传递任何类型的参数:

std::vector coll{1, 2, 4, 5};

...

printColl(coll); // compiles the lambda for vector<int>

printColl(std::string{"hello"}); // compiles the lambda for std::string

从C++20起，我们可以使用auto占位符给所有函数(包括成员函数和运算符):

void printColl(const auto& coll) // generic function
{
    for (const auto& elem : coll) 
    {
        std::cout << elem << '\n';
    }
}

这样的声明是仅仅像声明函数或者定义了如下一个模板：

template<typename T>
void printColl(const T& coll) // equivalent generic function
{
   for (const auto& elem : coll) 
   {
      std::cout << elem << '\n';
   }
}

由于唯一的区别是不使用模板参数T。因此，这个特性也称为缩写函数模板语法。

因为带有auto的函数是函数模板，所以使用函数模板的所有规则都适用。如果在不同的编译单元中分别调用，

那么auto参数函数的实现不能在cpp文件中，应该放到hpp文件中定义，以便在多个CPP文件中使用，并且不需要声明为inline函数，因为模板函数总是inline的。

此外，还可以显式指定模板参数：

void print(auto val)
{
    std::cout << val << '\n';
}

print(64); // val has type int

print<char>(64); // val has type char

2.1.1 成员函数的auto参数

使用这个特性可以定义成员函数：

class MyType {

...

void assign(const auto& newVal);

};

等价于：

class MyType {

...

template<typename T>

void assign(const T& newVal);

};

然而，需要注意的是，模板不能在函数内部声明。因此，通过这个特性，你不能在函数内部局部定义类或数据结构。

void foo()

{

struct Data {

void mem(auto); // ERROR can’t declare templates insides functions

};

}

2.2  auto的使用

使用auto带来的好处和方便：auto的延迟类型检查。

2.2.1 使用auto进行延迟类型检查

    对于使用auto参数，实现具有循环依赖的代码会更加容易。

    例如，考虑两个使用其他类对象的类。要使用另一个类的对象，您需要其类型的定义；仅进行前向声明是不够的（除非只声明引用或指针）。

class C2; // forward declaration

class C1 {
public:
    void foo(const C2& c2) const // OK
   {
        c2.print(); // ERROR: C2 is incomplete type
   }

   void print() const;
};

class C2 {
public:
     void foo(const C1& c1) const
    {
        c1.print(); // OK
    }
    void print() const;
};

尽管您可以在类定义中实现C2::foo()，但您无法实现C1::foo()，因为为了检查c2.print()的调用是否有效，编译器需要C2类的定义。在上述代码中，当C1的foo()函数调用c2.print()时，由于C2类的定义仍然是不完整的，编译器无法确定该调用的有效性。因此，这将导致编译错误。

因此，你必须在声明两个类的结构之后实现C2::foo()：

#include <iostream>

class C2;  // forward declaration

class C1
{
public:

    void foo(const C2& c2) const;
    void print() const { std::cout << "C1::print" << std::endl;};
};

class C2
{
public:
    void foo(const auto& c1) const
    {
        c1.print(); // OK
    }

    void print() const { std::cout << "C2::print" << std::endl;};
};

inline void C1::foo(const C2& c2) const // implementation (inline if in header)
{
    c2.print(); // OK
}


int main(void)
{
    C1 c1;
    C2 c2;

    c1.foo(c2);
    c2.foo(c1);

    return 0;

}

由于泛型函数在调用时会检查泛型参数的成员，因此通过使用auto，您可以简单地实现以下内容：

#include <iostream>

class C1
{
public:
    //template<typename C> void foo(const C& c2) const
    void foo(const auto& c2) const
    {
        c2.print(); // OK
    }

    void print() const { std::cout << "C1::print" << std::endl;};

};

class C2
{
public:
    void foo(const C1& c1) const
    {
        c1.print(); // OK
    }
    void print() const { std::cout << "C2::print" << std::endl;};
};

int main(void)
{
    C1 c1;
    C2 c2;

    c1.foo(c2);
    c2.foo(c1);  

    return 0;
}

这并不是什么新鲜事物。当将C1::foo()声明为成员函数模板时，您将获得相同的效果。然而，使用auto可以更容易地实现这一点。

请注意，使用auto允许调用者传递任意类型的参数，只要该类型提供一个名为print()的成员函数。如果您不希望如此，可以使用标准概念std::same_as来限制仅针对C2类型的参数使用该成员函数：

#include <concepts>

class C2;
class C1 
{
public:
    void foo(const std::same_as<C2> auto& c2) const
    {
        c2.print(); // OK

    }

    void print() const;
};

...

对于概念而言，不完整类型也可以正常工作。这样，使用std::same_as概念可以确保只有参数类型为C2时才能使用该成员函数。

2.2.2 auto参数函数与lambda的对比

auto参数函数不同于lambda。例如,不能传递一个没有指定具体类型给泛型参数auto的函数：

bool lessByNameFunc(const auto& c1, const auto& c2) { // sorting criterion

    return c1.getName() < c2.getName(); // compare by name

}

...

std::sort(persons.begin(), persons.end(), lessByNameFunc); // ERROR: can’t deduce type of parameters in sorting criterion

lessByNameFunc函数等价于：

template<typename T1, typename T2>

bool lessByName(const T1& c1, const T1& c2) { // sorting criterion

    return c1.getName() < c2.getName(); // compare by name

}

由于未直接调用函数模板，编译器无法在编译阶段将模板参数推导出。因此，必须显式指定模板参数：

std::sort(persons.begin(), persons.end(),

lessByName<Customer, Customer>); // OK

使用lambda的时候，在传递lambda时不必指定模板参数的参数类型：

lessByNameLambda = [] (const auto& c1, const auto& c2) { // sorting criterion

    return c1.getName() < c2.getName(); // compare by name

};

...

std::sort(persons.begin(), persons.end(), lessByNameLambda); // OK

原因在于lambda是一个没有通用类型的对象。只有将该对象用作函数时才是通用的。

另一方面，显式指定（简写）函数模板参数会更容易一些。

• 只需在函数名后面传递指定的类型即可

          void printFunc(const auto& arg) {

               ...

          }

          printFunc<std::string>("hello"); // call function template compiled for std::string

对于泛型lambda，由于泛型lambda是一个具有泛型函数调用运算符operator()的函数对象。我们必须按照如下去做：要显式指定模板参数，你需要将其作为参数传递给 operator()：

auto printFunc = [] (const auto& arg) {

...

};

printFunc.operator()<std::string>("hello"); // call lambda compiled for std::string

对于通用lambda，函数调用运算符operator()是通用的。因此，您需要将所需的类型作为参数传递给operator()，以显式指定模板参数。

2.3 auto参数其他细节

2.3.1 auto参数的基本约束

使用auto参数去声明函数遵循的规则与它声明lambda参数的规则相同：

• 对于用auto声明的每个参数，函数都有一个隐式模板参数。
• auto参数可以作为参数包void foo(auto… args);相当于

Template<typename … Types>void foo(Types… args);

• decltype(auto)是不允许使用的

         

缩写函数模板仍然可以使用（部分）显式指定的模板参数进行调用。模板参数的顺序与调用参数的顺序相同。

例如：

For example:

void foo(auto x, auto y)
{
   ...
}

foo("hello", 42); // x has type const char*, y has type int

foo<std::string>("hello", 42); // x has type std::string, y has type int

foo<std::string, long>("hello", 42); // x has type std::string, y has type long

2.3.2 结合template和auto参数

简化的函数模板仍然可以显式指定模板参数，为占位符类型生成的模板参数可添加到指定参数之后:

template<typename T>

void foo(auto x, T y, auto z)

{

...

}

foo("hello", 42, '?'); // x has type const char*, T and y are int, z is char

foo<long>("hello", 42, '?'); // x has type const char*, T and y are long, z is char

因此，以下声明是等效的（除了在使用auto的地方没有类型名称）：

template<typename T>

void foo(auto x, T y, auto z);

等价于

template<typename T, typename T2, typename T3>

void foo(T2 x, T y, T3 z);

正如我们稍后介绍的那样，通过使用概念作为类型约束，您可以约束占位参数以及模板参数。然后，模板参数可以用于此类限定。

例如，以下声明确保第二个参数y具有整数类型，并且第三个参数z具有可以转换为y类型的类型：

template<std::integral T>

void foo(auto x, T y, std::convertible_to<T> auto z)

{

...

}

foo(64, 65, 'c'); // OK, x is int, T and y are int, z is char

foo(64, 65, "c"); // ERROR: "c" cannot be converted to type int (type of 65)

foo<long,short>(64, 65, 'c'); // NOTE: x is short, T and y are long, z is char

请注意，最后一条语句以错误的顺序指定了参数的类型。

模板参数的顺序与预期不符可能会导致难以发现的错误。考虑以下示例：

#include <vector>
#include <ranges>

void addValInto(const auto& val, auto& coll)
{
    coll.insert(val);
}

template<typename Coll> // Note: different order of template parameters

requires std::ranges::random_access_range<Coll>
void addValInto(const auto& val, Coll& coll)
{
    coll.push_back(val);
}

int main()
{
    std::vector<int> coll;
    addValInto(42, coll); // ERROR: ambiguous
}

由于在addValInto的第二个声明中只对第一个参数使用了auto，导致模板参数的顺序不同。根据被C++20接受的http://wg21.link/p2113r0，这意味着重载决议不会  优先选择第二个声明胜过优先选择第一个声明，从而导致出现了二义性错误。

因此，在混合使用模板参数和auto参数时，请务必小心。理想情况下，使声明保持一致。

2.3.3 函数参数使用auto的优缺点：

好处：

简化代码：使用auto作为参数类型可以减少代码中的冗余和重复，特别是对于复杂的类型声明。它可以使代码更加简洁、易读和易于维护。

提高灵活性：auto参数可以适应不同类型的实参，从而提高代码的灵活性。这对于处理泛型代码或接受多种类型参数的函数非常有用。

减少错误：使用auto作为参数类型可以减少类型推导错误的机会。编译器将根据实参的类型来确定参数的类型，从而降低了手动指定类型时可能出现的错误。

后果：

可读性下降：使用auto作为参数类型会使函数的接口和使用方式不够明确。阅读代码时，无法直接了解参数的预期类型，需要查看函数的实现或上下文来确定。

难以理解：对于复杂的函数或涉及多个参数的函数，使用auto作为参数类型可能会增加代码的复杂性和难以理解的程度。阅读和理解函数的功能和使用方式可能需要更多的上下文信息。

潜在的性能影响：使用auto作为参数类型可能会导致一些性能损失。编译器需要进行类型推导和转换，可能会引入额外的开销。在性能敏感的场景中，这可能需要谨慎考虑。

总体而言，使用auto作为参数类型可以简化代码并提高灵活性，但也可能降低可读性和理解性。在决定是否使用auto作为参数类型时，需要权衡其中的利弊，并根据具体情况做出适当的选择。

#include <vector>

#include <vector>

#include <ranges>

void addValInto(auto& coll, const auto& val)

{

coll.insert(val);

}

template<typename Coll>

requires std::ranges::random_access_range<Coll>

void addValInto(Coll& coll, const auto& val)

{

coll.push_back(val);

}

int main()

{

std::vector<int> coll;

addValInto(coll, 42); // OK, 选择第二个声明

}