C++ decltype類型說明符

1 基本語法

decltype 類型說明符生成指定表達式的類型。在此過程當中，編譯器分析表達式並獲得它的類型，卻不實際計算表達式的值。

語法爲：

decltype( expression )

編譯器使用下列規則來肯定expression 參數的類型。

• 若是 expression 參數是標識符或類成員訪問，則 decltype(expression) 是 expression 命名的實體的類型。若是不存在此類實體或 expression 參數命名一組重載函數，則編譯器將生成錯誤消息。
• 若是 expression 參數是對一個函數或一個重載運算符函數的調用，則 decltype(expression) 是函數的返回類型。將忽略重載運算符兩邊的括號。
• 若是 expression 參數是右值，則 decltype(expression) 是 expression類型。若是 expression參數是左值，則 decltype(expression) 是對 左值引用 類型的expression。

給出以下示例代碼：　

int var;
const int&& fx(); 
struct A { double x; }
const A* a = new A();

語句	類型	註釋
decltype(fx());	const int &&	對左值引用的const int
decltype(var);	int	變量 var 的類型
decltype(a->x);	double	成員訪問的類型
decltype((a->x));	const double&	內部括號致使語句做爲表達式而不是成員訪問計算。因爲a聲明爲 const指針，所以類型是對const double的引用。

2 decltype和引用

若是decltype使用的表達式不是一個變量，則decltype返回表達式結果對應的類型。可是有些時候，一些表達式向decltype返回一個引用類型。通常來講，當這種情形發生時，意味着該表達式的結果對象能做爲一條賦值語句的左值：

// decltype的結果能夠是引用類型
int i = 42, *p = &i, &r = i;
decltype(r + 0) b; // OK, 加法的結果是int，所以b是一個（未初始化）的int
decltype(*p) c; // Error, c是int&， 必須初始化

由於r是一個引用，所以decltype(r)的結果是引用類型，若是想讓結果類型是r所指的類型，能夠把r做爲表達式的一部分，如r+0，顯然這個表達式的結果將是一個具體的值而非一個引用。

另外一方面，若是表達式的內容是解引用操做，則decltype將獲得引用類型。正如咱們所熟悉的那樣，解引用指針能夠獲得指針所指對象，並且還能給這個對象賦值，所以，decltype(*p)的結果類型是int&而非int。

3 decltype和auto

• 處理頂層const和引用的方式不一樣（參考閱讀：C++ auto類型說明符）

若是decltype使用的表達式是一個變量，則decltype返回該變量的類型（包括頂層const和引用在內）：

const int ci = 0, &cj = ci;
decltype(ci) x = 0; // x的類型是const int
decltype(cj) y = x; // y的類型是const int&，y綁定到變量x
decltype(cj) z; // Error， z是一個引用，必須初始化

• decltype的結果類型與表達式形式密切相關

對於decltype所用的引用來講，若是變量名加上了一對括號，則獲得的類型與不加括號時會有所不一樣。若是decltype使用的是一個不加括號的變量，則獲得的結果就是該變量的類型；若是給變量加上了一層或多層括號，編譯器就會把它當成是一個表達式。

decltype((i)) d; // Error, d是int&, 必須初始化
decltype(i) e;   // OK, e是一個未初始化的int

• 模板函數的返回類型 
• 在 C++11 中，能夠結合使用尾隨返回類型上的 decltype 類型說明符和 auto 關鍵字來聲明其返回類型依賴於其模板參數類型的模板函數。
• 在 C++14 中，可使用不帶尾隨返回類型的 decltype(auto) 來聲明其返回類型取決於其模板參數類型的模板函數。

例如，定義一個求和模板函數：

//C++11
 template<typename T, typename U>
auto myFunc(T&& t, U&& u) -> decltype (forward<T>(t) + forward<U>(u)) 
        { return forward<T>(t) + forward<U>(u); };

//C++14
template<typename T, typename U>
decltype(auto) myFunc(T&& t, U&& u) 
        { return forward<T>(t) + forward<U>(u); };

（forward：若是參數是右值或右值引用，則有條件地將其參數強制轉換爲右值引用。）

附上一段源碼：

#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <iomanip>

using namespace std;

template<typename T1, typename T2>
auto Plus(T1&& t1, T2&& t2) -> 
   decltype(forward<T1>(t1) + forward<T2>(t2))
{
   return forward<T1>(t1) + forward<T2>(t2);
}

class X
{
   friend X operator+(const X& x1, const X& x2)
   {
      return X(x1.m_data + x2.m_data);
   }

public:
   X(int data) : m_data(data) {}
   int Dump() const { return m_data;}
private:
   int m_data;
};

int main()
{
   // Integer 
   int i = 4;
   cout << 
      "Plus(i, 9) = " << 
      Plus(i, 9) << endl;

   // Floating point
   float dx = 4.0;
   float dy = 9.5;
   cout <<   
      setprecision(3) << 
      "Plus(dx, dy) = " <<
      Plus(dx, dy) << endl;

   // String      
   string hello = "Hello, ";
   string world = "world!";
   cout << Plus(hello, world) << endl;

   // Custom type
   X x1(20);
   X x2(22);
   X x3 = Plus(x1, x2);
   cout << 
      "x3.Dump() = " << 
      x3.Dump() << endl;
}

運行結果爲：

Plus(i, 9) = 13
Plus(dx, dy) = 13.5
Hello, world!
x3.Dump() = 42

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