decltype类型声明
有时会遇到这样的情况:希望从表达式的类型推断出要定义的变量的类型,但不想用该表达式的值去初始化变量。为了满足这一需求,C++11引入了decltype,它的作用是选择并返回操作数的数据类型。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。
decltype(f()) sum = x; //sum的类型就是函数f的返回类型,编译器并不实际调用函数f。
再者,decltype比较典型的用法就是与typedef/using的合用。在C++11的头文件中,我们常能看到以下的代码:
using size_t = decltype(sizeof(0));
using ptrdiff_t = decltype((int*)0 - (int*)0);
using nullptr_t = decltype(nullptr);
这种定义方式非常有意思,在一些常量、基本类型、运算符、操作符等都已经被定义好的情况下,类型可以按照规则被推导出。而使用using,就可以为这些类型取名。这就颠覆了之前类型拓展需要将拓展类型“映射”到基本类型的常规做法。
跟auto一样,由于应用广泛,所以使用decltype也有很多的细则条款需要注意。
当利用decltype(e)来获取类型时,编译器将依序判断以下四规则:
1)如果e是一个没有带括号的标记符表达式(id-expression)或者类成员访问表达式,那么decltype(e)就是e所命名的实体的类型。此外,如果e是一个被重载的函数,则会导致编译时错误。
如果参数是任何其他类型为T的表达式,且
2)如果e是一个亡值(xvalue),那么decltype(e)为T&&。
3)如果e是一个左值,则decltype(e)为T&。
4)如果e是一个纯右值,则decltype(e)为T。
这里需要解释下标记符表达式(id-expression)。基本上,所有除去关键字、字面量等编译器需要使用的标记之外的程序员自定义的标记(token)都可以是标记符(identifier)。而单个标记符对应的表达式就是标记符表达式。比如程序员定义了:
int arr[4];
那么arr是一个标记符表达式,而arr[3]+0,arr[3]等,则都不是标记符表达式。
上面的规则看起来复杂,但事实上,在实际应用中,最容易引起迷惑的只有规则1和3。可以通过下面的代码清单来加深下理解。
int i = 4;
int arr[5] = { 0 };
int *ptr = arr;
struct S
{
double d;
}s;
void Overloaded(int); //重载的函数
int && RvalRef();
//规则1:单个标记符表达式及访问类成员,推导为本类型
decltype(i) var0; //标记符表达式
decltype(arr) var1; //int[5],标记符表达式
decltype(ptr) var2; //int *,标记符表达式
decltype(s.d) var4; //double,成员访问表达式
decltype(ptr) var2; //无法编译,是个重载函数
//规则2:亡值推导为类型的右值引用
decltype(RvalRef()) var6 = 1; //int&&
//规则3:左值推导为类型的引用
decltype((i)) var8 = i; //int&, 带圆括号的左值
decltype(arr[3]) var10 = i; //int&, []操作返回左值
decltype(*ptr) var11 = i; //int&,*操作返回左值
//规则4:纯右值,推导为本类型
decltype(1) var13; //int,除字符串外字面常量为右值
需要注意规则3例子中(i)不是一个标记符表达式,但却是一个左值表达式,(可以有具名的地址),
因此按照规则3,其类型是一个int的引用。这是与auto的一处重要区别————decltype的结果类型与表达式形式相关。
此外,decltype处理顶层const,和引用的方式与auto有些不同。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),而auto中会忽略掉顶层const和引用。
int i = 0;
const int ci = i, &cr = ci;
decltype(ci) b = 0; //b:const int
decltype(cr) c = b; //c:const int &,因为cr就是引用类型