decltype类型声明- 现代C++新特性总结

decltype类型声明

有时会遇到这样的情况：希望从表达式的类型推断出要定义的变量的类型，但不想用该表达式的值去初始化变量。为了满足这一需求，C++11引入了decltype，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。

decltype(f()) sum = x;	//sum的类型就是函数f的返回类型，编译器并不实际调用函数f。

再者，decltype比较典型的用法就是与typedef/using的合用。在C++11的头文件中，我们常能看到以下的代码：

using size_t = decltype(sizeof(0));
using ptrdiff_t = decltype((int*)0 - (int*)0);
using nullptr_t = decltype(nullptr);

这种定义方式非常有意思，在一些常量、基本类型、运算符、操作符等都已经被定义好的情况下，类型可以按照规则被推导出。而使用using，就可以为这些类型取名。这就颠覆了之前类型拓展需要将拓展类型“映射”到基本类型的常规做法。

跟auto一样，由于应用广泛，所以使用decltype也有很多的细则条款需要注意。

当利用decltype(e)来获取类型时，编译器将依序判断以下四规则：

1）如果e是一个没有带括号的标记符表达式（id-expression）或者类成员访问表达式，那么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，则会导致编译时错误。

如果参数是任何其他类型为T的表达式，且

2）如果e是一个亡值(xvalue)，那么decltype(e)为T&&。

3）如果e是一个左值，则decltype(e)为T&。

4）如果e是一个纯右值，则decltype(e)为T。

这里需要解释下标记符表达式（id-expression）。基本上，所有除去关键字、字面量等编译器需要使用的标记之外的程序员自定义的标记（token）都可以是标记符（identifier）。而单个标记符对应的表达式就是标记符表达式。比如程序员定义了：

int arr[4];

那么arr是一个标记符表达式，而arr[3]+0,arr[3]等，则都不是标记符表达式。

上面的规则看起来复杂，但事实上，在实际应用中，最容易引起迷惑的只有规则1和3。可以通过下面的代码清单来加深下理解。

int i = 4;
int arr[5] = { 0 };
int *ptr = arr;

struct S
{
	double d;
}s;

void Overloaded(int);	//重载的函数

int && RvalRef();

//规则1：单个标记符表达式及访问类成员，推导为本类型
decltype(i) var0;		//标记符表达式
decltype(arr) var1;		//int[5]，标记符表达式
decltype(ptr) var2;		//int *，标记符表达式
decltype(s.d) var4;		//double，成员访问表达式
decltype(ptr) var2;		//无法编译，是个重载函数

//规则2：亡值推导为类型的右值引用
decltype(RvalRef()) var6 = 1;	//int&&

//规则3：左值推导为类型的引用
decltype((i)) var8 = i;		//int&， 带圆括号的左值
decltype(arr[3]) var10 = i;	//int&， []操作返回左值
decltype(*ptr) var11 = i;	//int&，*操作返回左值

//规则4：纯右值，推导为本类型
decltype(1) var13;		//int，除字符串外字面常量为右值

需要注意规则3例子中(i)不是一个标记符表达式，但却是一个左值表达式，（可以有具名的地址），
因此按照规则3，其类型是一个int的引用。这是与auto的一处重要区别————decltype的结果类型与表达式形式相关。

此外，decltype处理顶层const，和引用的方式与auto有些不同。如果decltype使用的表达式是一个变量，则decltype返回该变量的类型（包括顶层const和引用在内）,而auto中会忽略掉顶层const和引用。

int i = 0;
const int ci = i, &cr = ci;
decltype(ci) b = 0;	//b：const int
decltype(cr) c = b;	//c：const int &，因为cr就是引用类型