C++填坑系列——类型推导 decltype

合集 - C++填坑系列(8)

1.C++填坑系列——左值和右值2024-03-022.C++填坑系列——lambda表达式2024-03-02

3.C++填坑系列——类型推导 decltype2024-03-02

4.C++填坑系列——万能引用+移动语义+完美转发2024-03-025.C++填坑系列——新手写代码易错点2024-03-026.C++填坑系列——EffectiveModernC++之类型推导2024-03-027.C++填坑系列——EffectiveModernC++之特殊成员函数2024-03-028.C++填坑系列——EffectiveModernC++新手怎么进入现代C++2024-03-02

收起

decltype

decltype主要是为了解决类型推导的问题，特别是在模板编程和泛型编程中应用较广泛。
decltype关键字用于以表达式为参数，推导表达式返回的类型，该类型会保留所有信息。

c++11提出的新特性，decltype关键字。

和auto一样都是用来做编译时类型推导的，但是也有一些区别：

• auto: 从变量声明的表达式中推导变量类型，如：auto a = b + c;
• decltype: 以表达式为参数，推导表达式返回的类型，如：decltype(a+b) c;

用法：

1. decltype+变量

会推导出该变量类型的所有信息（包括const和reference），数组和函数也不会退化；

int main() {
  int arr[2] = {0, 1};
  int* p = arr;
  int a = 10;
  int& b = a;
  const int c = 20;
  const int& d = a;
  decltype(a) e1;         // int
  decltype(b) e2 = a;     // int& 保留引用的信息
  decltype(c) e3 = 10;    // const int 保留const的信息
  decltype(d) e4 = a;     // const int& 保留const和引用的信息
  decltype(arr) e5;       // int[2] 推导出类型还是数组
  decltype(p) e6;         // int *  推导出类型还是指针
}

2. decltype+表达式

会返回表达式结果对应的类型；表达式的结果分为左值/右值，左值->得到该类型的左值引用；右值->得到该类型；

注意下面代码Sample的第2和第3个结果，推导出的类型不一样，这是因为：
decltype单独作用于对象，没有使用该对象的表达式属性，而是该变量；要想使用表达式，可以加括号。
decltype(s)这里推导对象s的类型就是Sample，decltype((s))这里推导表达式结果的类型，左值得到左值引用类型。

class Sample {};
int func1() { return 10; }
Sample& func2(Sample& s) { return s; }
 
int main() {
  int a = 10;
  int& b = a;
  decltype(a + b) e11;    // int, 表达式a+b的结果是个右值
  decltype(func1()) e12;   // int, 函数func()返回的结果是个右值
 
  Sample s;
  decltype(std::move(s)) e13 = std::move(s);  // 1. Sample&&
  decltype(s) e14;                            // 2. Sample
  decltype((s)) e15 = e14;                    // 3. Sample&
  decltype(func2(s)) e16 = e14;               // 4. Sample&
  return 0;
}

3. 如何执行？

decltype并不会实际计算表达式的值，编译器只会分析表达式结果并得到类型；这个注意和auto的区分。

4. 使用场景：

1. 不需要计算；

有些场景需要从表达式只是推导出类型，而不需要确切的计算，以及不需要使用表达式的值初始化另一个变量；

auto a = b + c;虽然可以推导类型，但是会使用表达式初始化另一个变量；

decltype(b + c) a;这里只会用a+b的结果推导类型，并不会真的执行运算。

2. 与(trailing return type)和auto配合；

c++11引入的尾置返回类型(trailing return type)和decltype可以有更好的配合。

c++11之前，函数模板的返回类型不能依赖于模板参数推导。

c++11之后，尾置返回类型允许使用auto关键字，然后在函数参数声明之后推导返回类型。
下面的代码一，使用auto自动推导函数返回类型编译器会报错：auto函数需要尾随的返回类型（c++11会报错，但在c++14解决了该问题）"，所以在代码二中，可以结合decltype来进行自动推导，decltype(lhs + rhs)用于推导两个参数相加的结果类型。

// 代码一：
// c++11中会报错：“auto”函数需要尾随的返回类型
// c++14中不会报错，可以直接使用auto来推导
template <typename T, typename U>
auto add(const T& lhs, const U& rhs) {
  return lhs + rhs;
}

// 代码二：c++11中添加-> decltype(lhs + rhs)可编译通过了就
template <typename T, typename U>
auto add(const T& lhs, const U& rhs) -> decltype(lhs + rhs) {
  return lhs + rhs;
}

(trailing return type)
在模板编程和泛型编程中，解决传统函数返回类型声明中的一些限制，使得函数的返回类型可以很好地依赖于其参数类型;
通过decltype尾置，来自动推导依赖参数的类型

3. 处理复杂的返回类型时；

在模板编程中，有时候需要处理非常复杂的类型，或者类型依赖于模板参数。而decltype可以帮我们很准确地推导出类型。

下面的代码中，利用decltype推导Container的迭代器类型，当然这个位置和auto的使用功能差不多了就。

template <typename Container>
void foo(const Container& c) {
  decltype(c.begin()) it1 = c.begin();
  auto it2 = c.begin();
}