現代 C++ 核心關鍵字速查

auto (C++11)

類型推導佔位符，**變量必須初始化**，編譯期替換為實際類型。

auto x = 5;           // int
auto p = new auto(1); // int*
const auto* v = &x;   // const int*
auto& ref = x;        // int&
auto&& uref = x;      // int& (左值引用)
// auto int y; // 錯誤：C++11 起不再作為存儲類別

推導規則：非引用/指針聲明時忽略頂層 const/volatile；聲明為引用/指針時保留 cv 資格。

decltype (C++11)

編譯期推導**表達式類型**，不求值。語法：decltype(expr)。

int x = 0;
decltype(x) y = 1;           // int
const int& r = x;
decltype(r) z = y;           // const int&
decltype((x)) w = y;         // int& (加括號視為左值表達式)
decltype(x + y) z2;          // int (右值表達式)
int* p = &x;
decltype(*p) z3 = x;         // int& (解引用為左值)

三大規則：① 標識符/成員訪問 → 類型本身 ② 函數調用 → 返回類型 ③ 左值表達式 → T&，否則 → T。

explicit

修飾**單參數構造函數**或**轉換函數**，禁止隱式轉換。

class String {
public:
    explicit String(int n);     // 禁止 String s = 10;
    explicit operator bool() const; // C++11 禁止 if(s) 隱式轉換
};

構造函數定義體外不再重複 explicit。多參數構造無需 explicit（無隱式轉換場景）。

inline

建議編譯器內聯展開，**定義必須可見**（通常置於頭文件）。類內定義隱式 inline。遞歸函數一般不內聯。

constexpr (C++11/14/17)

聲明**常量表達式**函數/變量，編譯期求值。

constexpr int square(int x) { return x * x; }
constexpr int sz = square(5); // 編譯期計算 25
int arr[sz]; // 合法：sz 為常量表達式

// C++14 允許較複雜函數體
constexpr int factorial(int n) {
    int res = 1;
    for (int i = 2; i <= n; ++i) res *= i;
    return res;
}

隱含 inline。參數/返回類型須為字面類型。運行時參數調用不保證編譯期求值。

static (類成員)

• 屬於類而非對象，**單一拷貝**存儲於全局/靜態區
• 聲明在類內，定義初始化在類外（源文件）：int A::cnt = 0;
• const static 整型可在類內初始化，C++17 起 inline static 可在類內定義
• 靜態成員函數無 this，只能訪問靜態成員，不可 const/virtual
• 繼承中靜態成員**共享同一存儲**，引用計數需注意

register / volatile

register：建議寄存器分配，現代編譯器自動優化，C++17 棄用。
volatile：告知編譯器**不可優化訪問**，每次從內存讀寫。用於硬件寄存器、信號處理、多線程標誌位（但不保證原子性/內存序，需配合 std::atomic）。

四大類型轉換運算符

// dynamic_cast 典型用法
class Base { virtual ~Base() = default; };
class Derived : public Base {};
Base* b = new Derived;
Derived* d = dynamic_cast<Derived*>(b); // 成功
Base* b2 = new Base;
Derived* d2 = dynamic_cast<Derived*>(b2); // 失敗，返回 nullptr

friend

• 授予**非成員函數**或**其他類**訪問 private/protected 權限
• 單向、不可傳遞、不可繼承
• 只能在類內聲明

class Point {
    double x, y;
    friend double Distance(const Point&, const Point&); // 普通函數
    friend class Debugger; // 整個類
};

virtual

• 基類聲明 virtual，派生類自動為虛函數（建議加 override）
• inline/static/構造函數不可 virtual
• 析構函數**應聲明 virtual**，確保派生對象經基類指針刪除時正確調用派生析構
• 純虛函數 =0 使類成為抽象類，不可實例化