C++ decltype类型说明符

时间：2022-04-10 15:05:45


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1 基本语法

decltype 类型说明符生成指定表达式的类型。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。

语法为：

decltype( expression )

编译器使用下列规则来确定expression 参数的类型。

  • 如果 expression 参数是标识符或类成员访问，则 decltype(expression) 是 expression 命名的实体的类型。如果不存在此类实体或 expression 参数命名一组重载函数，则编译器将生成错误消息。
  • 如果 expression 参数是对一个函数或一个重载运算符函数的调用，则 decltype(expression) 是函数的返回类型。将忽略重载运算符两边的括号。
  • 如果 expression 参数是右值，则 decltype(expression) 是 expression类型。如果 expression参数是左值，则 decltype(expression) 是对 左值引用 类型的expression。

给出如下示例代码：

int var;

const int&& fx();

struct A { double x; }

const A* a = new A();
语句 类型 注释
decltype(fx()); const int && 对左值引用的const int
decltype(var); int 变量 var 的类型
decltype(a->x); double 成员访问的类型
decltype((a->x)); const double& 内部括号导致语句作为表达式而不是成员访问计算。由于a声明为 const指针，因此类型是对const double的引用。

2 decltype和引用

如果decltype使用的表达式不是一个变量，则decltype返回表达式结果对应的类型。但是有些时候，一些表达式向decltype返回一个引用类型。一般来说，当这种情形发生时，意味着该表达式的结果对象能作为一条赋值语句的左值：

// decltype的结果可以是引用类型

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

decltype(r + 0) b; // OK, 加法的结果是int，因此b是一个（未初始化）的int

decltype(*p) c; // Error, c是int&， 必须初始化

因为r是一个引用，因此decltype(r)的结果是引用类型，如果想让结果类型是r所指的类型，可以把r作为表达式的一部分，如r+0，显然这个表达式的结果将是一个具体的值而非一个引用。

另一方面，如果表达式的内容是解引用操作，则decltype将得到引用类型。正如我们所熟悉的那样，解引用指针可以得到指针所指对象，而且还能给这个对象赋值，因此，decltype(*p)的结果类型是int&而非int。

3 decltype和auto

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）：

const int ci = 0, &cj = ci;

decltype(ci) x = 0; // x的类型是const int

decltype(cj) y = x; // y的类型是const int&，y绑定到变量x

decltype(cj) z; // Error， z是一个引用，必须初始化
  • decltype的结果类型与表达式形式密切相关

对于decltype所用的引用来说，如果变量名加上了一对括号，则得到的类型与不加括号时会有所不同。如果decltype使用的是一个不加括号的变量，则得到的结果就是该变量的类型；如果给变量加上了一层或多层括号，编译器就会把它当成是一个表达式。

decltype((i)) d; // Error, d是int&, 必须初始化

decltype(i) e;   // OK, e是一个未初始化的int
  • 模板函数的返回类型
    • 在 C++11 中，可以结合使用尾随返回类型上的 decltype 类型说明符和 auto 关键字来声明其返回类型依赖于其模板参数类型的模板函数。
    • 在 C++14 中，可以使用不带尾随返回类型的 decltype(auto) 来声明其返回类型取决于其模板参数类型的模板函数。

例如，定义一个求和模板函数：

//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：如果参数是右值或右值引用，则有条件地将其参数强制转换为右值引用。）

附上一段源码：

#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;

}

运行结果为：

Plus(i, 9) = 13

Plus(dx, dy) = 13.5

Hello, world!

x3.Dump() = 42

参考资料：

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