C++ 新特性 | C++ 11 | decltype 关键字

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前言：

在C++中，decltype是一个非常重要的关键字，它允许我们根据一个表达式的类型来声明变量的类型。这在模板编程、泛型编程以及需要基于表达式类型进行推导的复杂场景中非常有用。decltype的主要作用是帮助开发者在不直接写出变量类型的情况下，让编译器自动推断出变量的类型。

一、decltype 关键字

1、基本语法

decltype 的基本语法如下：

decltype(expression) variable; 

其中，expression 是一个表达式，variable 是一个变量名。decltype 会根据 expression 的类型来推导出 variable 的类型。下面是一个简单的示例，展示了如何使用 decltype 进行类型推导：

#include <iostream> #include <vector> int main() { 
     int a = 0; double b = 0.0; std::vector<int> v = { 
    1, 2, 3}; decltype(a + b) c = a + b; // 推导为 double decltype(v[0]) d = v[0]; // 推导为 int std::cout << typeid(c).name() << ": " << c << std::endl; std::cout << typeid(d).name() << ": " << d << std::endl; return 0; } 

2、基本用法

2.1、基于变量的decltype

int x = 10; decltype(x) y = 20; // y的类型是int 

在这个例子中，decltype(x)推断出x的类型是int，所以y的类型也被声明为int。

2.2、基于函数调用的decltype

double foo() { 
     return 3.14; } decltype(foo()) z = 2.71; // z的类型是double 

这里，decltype(foo())推断出foo()的返回值类型是double，因此z的类型也是double。

2.3、基于引用的decltype

decltype不仅仅推断表达式的类型，还会考虑表达式的值类别（lvalue或rvalue）。这在处理引用和指针时尤为重要。

int x = 10; int& ref = x; decltype(ref) anotherRef = x; // anotherRef是x的引用 

在这个例子中，decltype(ref)推断出ref的类型是int&（即x的引用），所以anotherRef也是x的引用。

2.4、处理右值引用的decltype

int&& rref = std::move(x); decltype(rref) yetAnotherRref = std::move(anotherRef); // yetAnotherRref是右值引用 

这里，decltype(rref)推断出rref的类型是int&&（即右值引用），所以yetAnotherRref也是右值引用。但请注意，尝试将一个lvalue（如anotherRef）绑定到一个int&&类型可能会导致编译错误，除非使用了std::move来将其转换为右值。

2.5、处理模版或泛型编程中的decltype

在下面的示例中，定义了一个模板函数 add，它接受两个参数 t 和 u，并返回它们的和。使用 decltype 关键字来推导函数的返回类型，这样可以根据参数的类型自动推导出返回值的类型。

#include <iostream> #include <vector> template<typename T, typename U> auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { 
     return t + u; } int main() { 
     int a = 0; double b = 0.0; std::vector<int> v = { 
    1, 2, 3}; decltype(add(a, b)) c = add(a, b); // 推导为 double decltype(add(v[0], v[1])) d = add(v[0], v[1]); // 推导为 int std::cout << typeid(c).name() << ": " << c << std::endl; std::cout << typeid(d).name() << ": " << d << std::endl; return 0; } 

2.6、使用decltype推导参数类型

可以在函数模板、类模板和 lambda 表达式中使用 decltype，从而推断类型或者声明类型。下面给出的示例代码展示了如何在 lambda 表达式中使用 decltype，推导出参数类型

#include <iostream> int main() { 
     int x = 42; auto f = [&](decltype(x)& val) { 
     val += 1; }; f(x); std::cout << "x: " << x << std::endl; // x: 43 return 0; } 

3、注意事项

• 未初始化的变量：decltype不能用于未初始化的变量，因为编译器无法从未初始化的变量中推断出类型。
• const和volatile属性：decltype会保留表达式的const和volatile属性。如果表达式是const或volatile的，那么decltype推断出的类型也会是const或volatile的。

4、与 auto 的区别

decltype 和 auto 都用于类型推导，但它们之间有一些区别：

• decltype 主要用于查询表达式的类型，而 auto 主要用于自动推导变量的类型。
• decltype 不需要初始值来推导类型，只需要一个表达式；而 auto 需要有初始值来推导类型。
• decltype 通常用于类型别名、模板编程等复杂场景，而 auto 可以用于函数返回类型、循环变量等场景。

5、总结

decltype 是 C++11 引入的一个关键字，它用于查询表达式的类型。它可以根据一个表达式生成一个新的类型，这在某些复杂的类型推导场景中非常有用。在使用 decltype 时，需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的关键字。