C++11 decltype 的用法

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decltype 的意义

参考博客：C++11新标准：decltype关键字

• 有时我们希望从表达式的类型推断出要定义的变量类型，但是不想用该表达式的值初始化变量（如果要初始化就用auto了）。为了满足这一需求，C++11新标准引入了decltype类型说明符，它的作用是选择并返回操作数的数据类型，在此过程中，编译器分析表达式并得到它的类型，却不实际计算表达式的值。

• 我们之前使用的typeid运算符来查询一个变量的类型，这种类型查询在运行时进行。RTTI机制为每一个类型产生一个type_info类型的数据，而typeid查询返回的变量相应type_info数据，通过name成员函数返回类型的名称。同时在C++11中typeid还提供了hash_code这个成员函数，用于返回类型的唯一哈希值。RTTI会导致运行时效率降低，且在泛型编程中，我们更需要的是编译时就要确定类型，RTTI并无法满足这样的要求。编译时类型推导的出现正是为了泛型编程，在非泛型编程中，我们的类型都是确定的，根本不需要再进行推导。

• 而编译时类型推导，除了我们说过的auto关键字，还有本文的decltype。

• decltype与auto关键字一样，用于进行编译时类型推导，不过它与auto还是有一些区别的。decltype的类型推导并不是像auto一样是从变量声明的初始化表达式获得变量的类型，而是总是以一个普通表达式作为参数，返回该表达式的类型,而且decltype并不会对表达式进行求值。

decltype 的用法

1. 推导规则

参考博客：C++11新标准：decltype关键字

• 如果e是一个没有带括号的标记符表达式或者类成员访问表达式，那么的decltype（e）就是e所命名的实体的类型。此外，如果e是一个被重载的函数，则会导致编译错误
• 否则 ，假设e的类型是T，如果e是一个将亡值，那么decltype（e）为 T&&
• 否则，假设e的类型是T，如果e是一个左值，那么decltype（e）为 T&
• 否则，假设e的类型是T，则 decltype（e）为 T

2. 举例说明

参考博客：C++11特性：decltype关键字

// #pragma GCC diagnostic error "-std=c++11"

#include <iostream>
#include <string>
#include <typeinfo>
#include <vector>

using namespace std;

// example
int foo();
int bar();
int bar(int x);

// 泛型编程中结合 auto，用于追踪函数的返回值类型
template <typename _Tx, typename _Ty>
auto multiply(_Tx x, _Ty y)->decltype(_Tx * _Ty)
{ 
   
    return x*y;
}

int main() { 
   

    // 1-基本用法
    double a = 2;
    decltype(a) a1; cout << typeid(a1).name() << endl;

    // 2-只推断类型，不调用函数
    decltype(foo()) b; cout << typeid(b).name() << endl;

    // 3-与 const 结合
    double c = 3.0;
    decltype(c) c1; cout << typeid(c1).name() << endl;
    decltype(c) c2 = 3.2;

    const double d = 5.0;
    // decltype(d) d1; // err, 推断出师 const double，所以必须初始化赋值
    decltype(d) d2 = 6.3; cout << typeid(d2).name() << endl;
    decltype(d) d3 = 5.2; // err, 不允许赋值

    const double * const e = &c;
    // decltype(e) e2 = 1.2; // err, 不允许赋值
    decltype(e) e3 = &a;
    // *e3 = 3.5; // err, 不允许改变值

    // 4-与 reference 结合
    int f = 0, &rf = f;
    decltype(rf) rf1 = f; // 推断出为 reference, 正确
    // decltype(rf) rf2 = 0; // 必须引用变量，不能使常量
    // decltype(rf) rf3; // 必须初始化
    decltype((f)) rf4 = f; // f 为左值，(f)为左值表达式即为引用，所以引用要初始化

    const int g = 1, &rg = g;
    decltype(rg) rg1 = g; // 引用 const 变量
    decltype(rg) rg2 = 1; // 引动常量
    // decltype(rg) rg3; // err, 必须初始化

    // 5-与指针结合
    int h = 2;
    int *ptrH= &h;
    decltype(ptrH) ptrH2;
    // decltype(*ptrH) ptrH3; // err, 表达式内容为解指针操作，ptrH3 为一个引用，引用必须初始化，故编译不过

    // 6-与 using / typedef 结合
    using size_t = decltype(sizeof(0)); //sizeof(0)的返回值为 size_t 类型
    using ptrdiff_t = decltype((int*)0 - (int*)0);
    using nullptr_t = decltype(nullptr);

    vector<int> vec;
    typedef decltype(vec.begin()) vectype;
    for (vectype i = vec.begin(); i != vec.end(); i++)
    { 
   
        //...
    }

    // 6-使用匿名类型
    struct
    { 
   
        int d ;
        double b;
    }anon_s;
    decltype(anon_s) as ; // 定义了一个上面匿名的结构体

    // 7-泛型编程中结合 auto，用于追踪函数的返回值类型
    // 见第 14 行

    // 8-推导重载函数错误
    decltype(bar()) i1; // 注意这个是对的
    // decltype(bar) i2; // err, 这个是错的，因为构成了重载

    // 9-特别注意
    int j = 0;
    decltype(false ? j : 0) k; // 条件表达式返回的是左值，类型 T&

    int arr[10];
    decltype(arr) arr2; cout << sizeof(arr2) << endl; // 类型是 int [10]

    cout << "Hello world!" << endl;

    return 0;
}

3. 模版案例

参考博客：decltype 指定符

#include <iostream>

struct A { 
    double x; };
const A* a;

decltype(a->x) y;       // y 的类型是 double （声明类型）
decltype((a->x)) z = y; // z 的类型是 const double& （左值表达式）

template<typename T, typename U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) // 返回类型依赖于模板形参
{ 
   
    return t+u;
}

int main()
{ 
   
    int i = 33;
    decltype(i) j = i * 2;

    std::cout << "i = " << i << ", " << "j = " << j << '\n';

    auto f = [](int a, int b) -> int
    { 
   
        return a * b;
    };

    decltype(f) g = f; // lambda 的类型是独有且无名的
    i = f(2, 2);
    j = g(3, 3);

    std::cout << "i = " << i << ", " << "j = " << j << '\n';
}

更多细节问题

参考博客：关注C++细节——C++11新标准之decltype的使用注意

C++14 取消 decltype

参考博客：c++标准14取消decltype推算函数返回类型

其他

1. typeid().name() 返回值
2. C++里auto,decltype,typeid的用法
3. …