【C++深陷】之“decltype”[通俗易懂]

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0. decltype关键字

decltype被称作类型说明符，它的作用是选择并返回操作数的数据类型。

// sum的类型就是函数f返回的类型
decltype(f()) sum = x;

回想【C++深陷】之“类型与变量”第4节，我们将定义变量的方法规范为：

类型说明符 声名符列表

decltype就是一种类型说明符，它的出现主要是解决复杂的类型声明。

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越多，这种复杂性体现在两个方面。

一是一些类型难于“拼写”，它们的名字既难记又容易写错，还无法明确体现其真实目的和含义。

二是有时候根本搞不清到底需要的类型是什么，程序员不得不回过头去从程序的上下文寻求帮助。

解决问题一，可以使用类型别名技术。

解决问题二，可以使用auto和本文的主题：decltype。

关于decltype，需要注意：

1. 工作原理
2. decltype + 变量 var
3. decltype + 表达式 expr
4. decltype + 函数名 func_name

1. 工作原理

decltype并不会实际计算表达式的值，编译器分析表达式并得到它的类型。

函数调用也算一种表达式，因此不必担心在使用decltype时真正的执行了函数，正如前例中的f()。

2. decltype + 变量

根据【C++深陷】之“表达式与运算符”中关于表达式的定义，我们知道单独使用一个变量，相当于一个最简单的表达式。

但是在decltype这里有区别。

①当使用decltype(var)的形式时，decltype会直接返回变量的类型（包括顶层const和引用），不会返回变量作为表达式的类型。

const int ci = 0, &cj = ci;

// x的类型是const int
decltype(ci) x = 0;

// y的类型是const int &
decltype(cj) y = x;

decltype加指针也会返回指针的类型。

decltype加数组，不负责把数组转换成对应的指针，所以其结果仍然是个数组（P206）。

总之decltype(var)完美保留了变量的类型。

“变量作为表达式的类型”是什么呢？见下节。

3. decltype + 表达式

②当使用decltype(expr)的形式时，decltype会返回表达式结果对应的类型。

回想【C++深陷】之“表达式与运算符”，一个表达式的结果不是左值，就是右值。

关于左值和右值，请参考【C++深陷】之“左值与右值”。

因此，decltype(expr)的结果根据expr的结果不同而不同：expr返回左值，得到该类型的左值引用；expr返回右值，得到该类型。

int i = 42, *p = &i, &r = i;

// r + 0是一个表达式
// 算术表达式返回右值
// b是一个int类型
decltype(r + 0) b;

// c是一个int &
decltype(*p) c = i;

这里注意一下decltype(*p)。

解引用运算符*作用于指针类型，得到了p指向的对象的左值（*p = 2很正确），p是指向int的指针，因此decltype(*p)得到的类型是int &。

再来看第2节说到的“变量作为表达式的类型”。

当变量作为表达式时，返回的是该变量的一个左值形式（因为该表达式的结果可以作为赋值语句的左侧的值）。因此，使用decltype理应得到一个该类型的左值引用。

但是decltype单独作用于对象，没有使用对象的表达式的属性，而是直接获得了变量的类型。

要想获得变量作为表达式的类型，可以加一个括号：

int i = 42;

// 加了括号，变成了表达式
// 返回的是i的左值形式
// 因此ri的类型是int &
decltype((i)) ri = i;

那么请问，下面的代码，temp是什么类型：

int i = 42, *p = &i;

decltype((p)) temp = p;

解析：decltype作用的是表达式，(p)得到的是p的左值，所以temp一定是一个引用；p是指向int类型的指针，因此decltype得到的是指向int类型的指针的引用。

4. decltype + 函数

C++中通过函数的返回值和形参列表，定义了一种名为函数类型的东西。它的作用主要是为了定义函数指针。

例如：

// 声明了一个函数类型
using FuncType = int(int &, int);

// 下面的函数就是上面的类型
int add_to(int &des, int ori);

// 声明了一个FuncType类型的指针
// 并使用函数add_to初始化
FuncType *pf = add_to;

int a = 4;

// 通过函数指针调用add_to
pf(a, 2);

我们可以使用decltype获得函数add_to的类型：

decltype(add_to) *pf = add_to;

这样的声明就简单多了。

③当使用decltype(func_name)的形式时，decltype会返回对应的函数类型，不会自动转换成相应的函数指针。

5. 总结

decltype是为了解决复杂的类型声明而使用的关键字，称作decltype类型说明符。

decltype可以作用于变量、表达式及函数名。①作用于变量直接得到变量的类型；②作用于表达式，结果是左值的表达式得到类型的引用，结果是右值的表达式得到类型；③作用于函数名会得到函数类型，不会自动转换成指针。

decltype不会去真的求解表达式的值，可以放心使用。