Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

Некоторых разработчиков беспокоит тот факт, что применение autoисключает возможность определения типа при беглом взгляде на исходный текст. Однако возможности IDE показывать типы объектов часто устраняют эту проблему (даже если принять во внимание обсуждавшиеся в разделе 1.4 вопросы, связанные с выводом типов в IDE), а во многих случаях абстрактный взгляд на тип объекта столь же полезен, как и точный тип. Зачастую достаточно, например, знать, что объект является контейнером, счетчиком или интеллектуальным указателем, не зная при этом точно, каким именно контейнером, счетчиком или указателем. При правильном подборе имен переменных такая абстрактная информация о типе почти всегда оказывается под рукой.

Суть дела заключается в том, что явно указываемые типы зачастую мало что дают, кроме того что открывают возможности ошибок — в плане как корректности, так и производительности программ. Кроме того, типы autoавтоматически изменяются при изменении типов инициализирующих их выражений, а это означает облегчение выполнения рефакторинга при использовании auto. Например, если функция объявлена как возвращающая int, но позже вы решите, что longвас больше устраивает, вызывающий код автоматически обновится при следующей компиляции (если результат вызова функции хранится в переменной, объявленной как auto). Если результат хранится в переменной, объявленной как int, вы должны найти все точки вызова функции и внести необходимые изменения.

• Переменные, объявленные как auto, должны быть инициализированы; в общем случае они невосприимчивы к несоответствиям типов, которые могут привести к проблемам переносимости или эффективности; могут облегчить процесс рефакторинга; и обычно требуют куда меньшего количества ударов по клавишам, чем переменные с явно указанными типами.

• Переменные, объявленные как auto, могут быть подвержены неприятностям, описанным в разделах 1.2 и 2.2.

В разделе 2.1 поясняется, что применение autoдля объявления переменных предоставляет ряд технических преимуществ по сравнению с явным указанием типов, но иногда вывод типа autoидет налево там, где вы хотите направо. Предположим, например, что у меня есть функция, которая получает Widgetи возвращает std::vector, где каждый boolуказывает, обладает ли Widgetопределенным свойством:

std::vector features(const Widget& w);

Предположим далее, что пятый бит указывает наличие высокого приоритета у Widget. Мы можем написать следующий код.

Widget w;

…

bool highPriority = features(w)[5]; // Имеет ли w высокий

// приоритет?

…

processWidget(w, highPriority); // Обработка w в соответ-

// ствии с приоритетом

В этом коде нет ничего неверного. Он корректно работает. Но если мы внесем кажущееся безобидным изменение и заменим явный тип highPriorityтипом auto

autohighPriority = features(w)[5]; // Имеет ли w высокий

// приоритет?

то ситуация изменится. Код будет продолжать компилироваться, но его поведение больше не будет предсказуемым:

processWidget(w, highPriority); // Неопределенное поведение!

Как указано в комментарии, вызов processWidgetтеперь имеет неопределенное поведение. Но почему? Ответ, скорее всего, вас удивит. В коде, использующем auto, тип highPriorityбольше не является bool. Хотя концептуально std::vectorхранит значения bool, operator[]у std::vectorне возвращает ссылку на элемент контейнера (то, что std::vector::operator[]возвращает для всех типов за исключением bool). Вместо этого возвращается объект типа std::vector::reference(класса, вложенного в std::vector).

Тип std::vector::referenceсуществует потому, что std::vectorопределен как хранящий значения boolв упакованном виде, по одному биту на каждое значение. Это создает проблему для оператора operator[]класса std::vector, поскольку operator[]класса std: :vectorдолжен возвращать T&, но С++ запрещает ссылаться на отдельные биты. Будучи не в состоянии вернуть bool&, operator[]класса std::vectorвозвращает объект, который действует подобно bool&. Для успешной работы объекты std::vector::referenceдолжны быть применимы по сути во всех контекстах, где применим bool&. Среди прочих возможностей std::vector::referenceобладает неявным преобразованием в bool. (Не в bool&, а именно в bool. Пояснение всего набора методов, используемых std::vector::referenceдля эмуляции поведения bool&, завело бы нас слишком далеко, так что я просто замечу, что это неявное преобразование является только одним из камней в существенно большей мозаике.)

С учетом этой информации посмотрим еще раз на следующую часть исходного кода:

bool highPriority = features(w)[5]; // Явное объявление типа

// highPriority

Здесь featuresвозвращает объект std::vector, для которого вызывается operator[]. Этот оператор возвращает объект типа std::vector::reference, который затем неявно преобразуется в значение типа bool,необходимое для инициализации highPriority. Таким образом, highPriorityв конечном итоге получает значение пятого бита из std::vector, возвращенного функцией features, так, как и предполагалось.

Но что же произойдет, если переменная highPriorityбудет объявлена как auto?

autohighPriority = features(w)[5]; // Вывод типа highPriority

Функция features, как и ранее, возвращает объект типа std::vector, и, как и ранее, выполняется его operator[]. Оператор возвращает объект типа std::vector::reference, но дальше привычный ход событий изменяется, так как autoприводит к выводу типа переменной highPriority. Теперь переменная highPriorityне получает значение пятого бита s td::vector, возвращенного вызовом features.

Полученное ею значение зависит от того, как реализован тип std::vector::reference. Одна из реализаций таких объектов состоит в том, чтобы содержать указатель на машинное слово с интересующим нас битом и смещение этого бита в слове. Рассмотрим, что это означает для инициализации highPriority, в предположении, что имеет место именно такая реализация std::vector::reference.

Вызов featuresвозвращает временный объект std::vector. Этот объект не имеет имени, но для упрощения нашего рассмотрения я буду называть его temp. Для tempвызывается operator[], в результате чего возвращается объект std::vector::reference, содержащий указатель на слово в структуре данных, хранящей интересующий нас бит (эта структура находится под управлением temp), плюс смещение в слове, соответствующее пятому биту. Переменная highPriorityпредставляет собой копию этого объекта std::vector::reference, так что highPriorityтоже содержит указатель на слово в tempплюс смещение, соответствующее пятому биту. В конце инструкции объект tempуничтожается, так как это объект временный. В результате переменная highPriorityсодержит висячий указатель, что и дает неопределенное поведение при вызове processWidget: