C++11之后的decltype類型指示符詳解
一、什么是decltype類型指示符
有時(shí)會(huì)遇到這種情況:希望從表達(dá)式的類型推斷出要定義的變量的類型,但是不想用該表達(dá)式的值初始化變量。為了滿足這一要求,C++11 新標(biāo)準(zhǔn)引入了另一種類型說明符 decltype ,它的作用是選擇并返回操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型。在此過程中,編譯器分析表達(dá)式并得到它的類型,卻并不實(shí)際計(jì)算表達(dá)式的值。
decltype(f()) sum = x; // sum 的類型就是函數(shù)f的返回類型
編譯器并不實(shí)際調(diào)用函數(shù)f,而是使用當(dāng)調(diào)用發(fā)生時(shí)f的返回值類型作為sum的類型。換句話說,編譯器為sum指定的類型是什么呢?就是假如f被調(diào)用的話將會(huì)返回的那個(gè)類型。
二、typeid運(yùn)算符
C++標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)typeid運(yùn)算符來獲取與目標(biāo)操作數(shù)類型有關(guān)的信息。獲取的類型信息會(huì)包含在一個(gè)類型為std::type_info的對(duì)象里。我們可以調(diào)用成員函數(shù)name獲取其類型名,例如:
#include <iostream> using namespace std; template<class T1, class T2> auto sum(T1 t1, T2 t2) -> decltype(t1 + t2) { return t1 + t2; } int main() { auto s1 = sum(2, 3); cout << "sum(2, 3)=" << s1 << endl; cout << "s1 type: " << typeid(s1).name() << endl; auto s2 = sum(2.0, 3.0); cout << "sum(2.0, 3.0)=" << s2 << endl; cout << "s2 type: " << typeid(s2).name() << endl; return 0; }
值得注意的是,成員函數(shù)name返回的類型名在C++標(biāo)準(zhǔn)中并沒有明確的規(guī)范,所以輸出的類型名會(huì)因編譯器而異。比如,MSVC會(huì)輸出一個(gè)符合程序員閱讀習(xí)慣的名稱,而GCC則會(huì)輸出一個(gè)它自定義的名稱。
另外,還有3點(diǎn)也需要注意。
- typeid的返回值是一個(gè)左值,且其生命周期一直被擴(kuò)展到程序生命周期結(jié)束。
- typeid返回的std::type_info刪除了復(fù)制構(gòu)造函數(shù),若想
保存std::type_info,只能獲取其引用或者指針,例如:
auto t1 = typeid(int); // 編譯失敗,沒有復(fù)制構(gòu)造函數(shù)無法編譯 auto &t2 = typeid(int); // 編譯成功,t2推導(dǎo)為const std::type_info& auto t3 = &typeid(int); // 編譯成功,t3推導(dǎo)為const std::type_info*
3.typeid的返回值總是忽略類型的 cv 限定符,也就是
typeid(const T)== typeid(T))
gcc的擴(kuò)展中還提供了一個(gè)名為typeof的運(yùn)算符,它可以在編譯期就獲取操作數(shù)的具體類型,但typeof并不是C++ 標(biāo)準(zhǔn)。typeid可以獲取類型信息并幫助我們判斷類型之間的關(guān)系,但遺憾的是,它并不能像typeof那樣在編譯期就確定對(duì)象類型。
三、使用decltype指示符
常規(guī)用法如下:
int x1 = 0; decltype(x1) x2 = 0; std::cout << typeid(x2).name() << std::endl; // x2的類型為int double x3 = 0; decltype(x1 + x3) x4 = x1 + x3; std::cout << typeid(x4).name() << std::endl; // x1+x3的類型為double decltype({1, 2}) x5; // 編譯失敗,{1, 2}不是表達(dá)式
形參列表中也可以使用:
int x1 = 0; decltype(x1) sum(decltype(x1) a1, decltype(a1) a2) { return a1 + a2; } auto x2 = sum(5, 10);
decltype在尾置返回類型時(shí)有著很大用處,例如:
template<class T1, class T2> auto sum(T1 t1, T2 t2) -> decltype(t1 + t2) { return t1 + t2; }
需要說明的是,上述用法只推薦在C++11標(biāo)準(zhǔn)的編譯環(huán)境中使用,因?yàn)镃++14標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)支持對(duì)auto聲明的返回類型進(jìn)行推導(dǎo)了,所以以上代碼可以簡(jiǎn)化為:
#include <iostream> using namespace std; template<class T1, class T2> auto sum(T1 t1, T2 t2) { return t1 + t2; } int main() { auto res = sum(1, 2.0); cout << "res=" << res << endl; cout << "res type: " << typeid(res).name() << endl; return 0; }
那既然在C++14 標(biāo)準(zhǔn)中decltype的作用又被auto代替了,是否從C++14標(biāo)準(zhǔn)以后decltype就沒有用武之地了呢?并不是這樣的,auto作為返回類型的占位符還存在一些問題,請(qǐng)看下面的例子:
template<class T> auto return_ref(T& t) { return t; } int x = 0; cout << "x is reference value: " << std::is_reference_v<decltype(return_ref(x))> << endl;
在上面的代碼中,我們期望return_ref返回的是一個(gè)T的引用類型,但是如果編譯此段代碼,會(huì)發(fā)現(xiàn)auto被推導(dǎo)為值類型。如果想正確地返回引用類型,則需要用到decltype說明符,例如:
template<class T> auto return_ref(T& t) -> decltype(t) { return t; }
以上兩段代碼幾乎相同,只是在return_ref函數(shù)的尾部用decltype(t)聲明了返回類型。
當(dāng)然了,還有一種方法也可以,使用 auto& :
template<class T> auto& return_ref1(T& t) { return t; }
四、decltype和引用
如果 decltype 使用的表達(dá)式不是一個(gè)變量,則 decltype 返回表達(dá)式結(jié)果對(duì)應(yīng)的類型。有些表達(dá)式將向 decltype 返回一個(gè)引用類型。一般當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),意味著該表達(dá)式的結(jié)果對(duì)象能作為一條賦值語(yǔ)句的左值:
int i = 42, *p = &i, &r = i; decltype(r + 0) b; // 正確,加法的結(jié)果是int,因此b是一個(gè)(未初始化的)int decltype(*p) c; // 錯(cuò)誤,c是int&, 必須初始化
如果表達(dá)式的內(nèi)容是解引用操作,則decltype將得到引用類型,所以decltype(*p)的結(jié)果類型是int&,而非int。
decltype 和 auto 的重要區(qū)別是,decltype 的結(jié)果類型與表達(dá)式形式密切相關(guān)。有一種情況需要特別注意:對(duì)于 decltype 來說,如果變量名加上了一對(duì)括號(hào),則得到的類型與不加括號(hào)時(shí)會(huì)有所不同。不加括號(hào)的話,得到的結(jié)果就是該變量的類型。如果給變量加上了一層或多層括號(hào),編譯器就會(huì)把它當(dāng)成是一個(gè)表達(dá)式。變量是一種可以作為賦值語(yǔ)句左值的特殊表達(dá)式,所以這樣的decltype就會(huì)得到引用類型:
decltype((i)) d; // 錯(cuò)誤,d是int&,必須初始化 decltype(i) e; // 正確,e是一個(gè)未初始化的int
總結(jié)就是:
- decltype((val)) 的結(jié)果永遠(yuǎn)是引用。
- decltype(val) 的結(jié)果,只有當(dāng)val本身就是一個(gè)引用時(shí),才是引用
五、decltype(auto)
在 C++14 標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)了 decltype 和 auto 兩個(gè)關(guān)鍵字的結(jié)合體:decltype(auto)。它的作用簡(jiǎn)單來說,就是告訴編譯器用decltype的推導(dǎo)表達(dá)式規(guī)則來推導(dǎo)auto。另外需要注意的是,decltype(auto)必須單獨(dú)聲明,也就是它不能結(jié)合指針、引用以及cv限定符。
int i; int&& f(); auto x1a = i; // x1a推導(dǎo)類型為int decltype(auto) x1d = i; // x1d推導(dǎo)類型為int auto x2a = (i); // x2a推導(dǎo)類型為int decltype(auto) x2d = (i); // x2d推導(dǎo)類型為int& auto x3a = f(); // x3a推導(dǎo)類型為int decltype(auto) x3d = f(); // x3d推導(dǎo)類型為int&& auto x4a = { 1, 2 }; // x4a推導(dǎo)類型為 std::initializer_list<int> decltype(auto) x4d = { 1, 2 }; // 編譯失敗, {1, 2}不是表達(dá)式 auto *x5a = &i; // x5a推導(dǎo)類型為int* decltype(auto)*x5d = &i; // 編譯失敗,decltype(auto)必須單獨(dú)聲明
有了decltype(auto)之后,我們又多了一種返回引用的形式:
template<class T> decltype(auto) return_ref(T& t) { return t; }
在C++17 標(biāo)準(zhǔn)中,decltype(auto)還能作為非類型模板形參的占位符,例如:
#include <iostream> template<decltype(auto) N> void f() { std::cout << N << std::endl; }
六、本章代碼匯總
#include <iostream> using namespace std; template<class T1, class T2> auto sum(T1 t1, T2 t2) { return t1 + t2; } template<class T> auto return_ref(T& t) { return t; } template<class T> auto& return_ref1(T& t) { return t; } template<class T> auto return_ref2(T& t) -> decltype(t) { return t; } template<class T> decltype(auto) return_ref3(T& t) { return t; } template<decltype(auto) N> void f() { cout << N << endl; } int main() { auto res = sum(1, 2.0); cout << "res=" << res << endl; cout << "res type: " << typeid(res).name() << endl; int x = 0; cout << "x is reference value: " << std::is_reference_v<decltype(return_ref(x))> << endl; cout << "x is reference value: " << std::is_reference_v<decltype(return_ref1(x))> << endl; cout << "x is reference value: " << std::is_reference_v<decltype(return_ref2(x))> << endl; cout << "x is reference value: " << std::is_reference_v<decltype(return_ref3(x))> << endl; return 0; }
到此這篇關(guān)于C++11之后的decltype類型指示符的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++11 decltype類型指示符內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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