[Effective Modern C++] Item 3. Understand decltype

条款三 了解decltype

基础知识

提供一个变量或者表达式，decltype会返回其类型，但是返回的内容会使人感到奇怪。

以下是一些简单的推断类型：

const int i = 0; // decltype(i) -> const int
bool f(const Widget& w); // decltype(w) -> const Widget&, decltype(f) -> bool(const Widget&)
struct Point {
    int x, y;
} // decltype(Point::x) -> int
Widget w; // decltype(w) -> Widget
if(f(w)); // decltype(f(w)) -> bool
template<typename T>
class vector {
public:
    T& operator[](std::size_t index);
};
vector<int> v; // decltype(v) -> vector<int>
if(v[0] == 0); // decltype(v[0]) -> int&

在C++11中，decltype的主要作用是推断根据形参类型推断返回类型。

对于std::vector<bool>，operator[]返回的并不是bool&，而是一个新的对象。

一种返回类型的推断的用法：

template<typename Container, typename Index>
auto authAndAccess(Container& c, Index i) -> decltype(C[i]){
    authenticateUser();
    return c[i];
}

C++11允许允许单语句lambda返回类型的推断，C+14扩展到所有lambda和函数。

// C++14版本，但是会有问题
template<typename Container, typename Index>
auto authAndAccess(Container& c, Index i){
    authenticateUser();
    return c[i];
}

以上函数虽然使用了auto，但套用auto的规则会出问题。如以上c[i]返回int&，但是根据推断规则会去掉引用类型，造成不能修改。

以下代码可以正确返回类型：

// C++14版本，可以正确返回类型
template<typename Container, typename Index>
decltype(auto) authAndAccess(Container& c, Index i){
    authenticateUser();
    return c[i];
}

auto与decltype(auto)的区别：

Widget w;
const Widget& cw = w;
auto myWidget1 = cw; // myWidget1 -> Widget
decltype(auto) myWidget2 = cw; // myWidget2 -> const Widget&

为了使得函数可以同时传入左值和右值，函数引入通用引用，正确形式如下：

// final C++14 version
template<typename Container, typename Index>
decltype(auto) authAndAccess(Container&& c, Index i){
    authenticateUser();
    return std::forward<Container>(c)[i];
}

// final C++1 version
template<typename Container, typename Index>
auto authAndAccess(Container&& c, Index i)
-> decltype(std::forward<Container>(c)[i]){
    authenticateUser();
    return std::forward<Container>(c)[i];
}

在使用decltype时，变量外加上括号会改变推断类型：

int x = 0;
decltype(x); // -> int
decltype((x)); // -> int&

总结

• decltype总是产生没经过修改的变量或表达式的类型
• 对于类型为T的左值表达式而非变量名，decltype总是返回T&类型
• C++14支持decltype(auto)，其就像auto一样从初始化中推断类型，但是使用decltype的来推断类型