C++11 decltype简介

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我们之前使用的typeid运算符来查询一个变量的类型，这种类型查询在运行时进行。RTTI机制为每一个类型产生一个type_info类型的数据，而typeid查询返回的变量相应type_info数据，通过name成员函数返回类型的名称。同时在C++11中typeid还提供了hash_code这个成员函数，用于返回类型的唯一哈希值。RTTI会导致运行时效率降低，且在泛型编程中，我们更需要的是编译时就要确定类型，RTTI并无法满足这样的要求。编译时类型推导的出现正是为了泛型编程，在非泛型编程中，我们的类型都是确定的，根本不需要再进行推导。

而编译时类型推导，除了我们说过的auto关键字，还有本文的decltype。

decltype与auto关键字一样，用于进行编译时类型推导，不过它与auto还是有一些区别的。decltype的类型推导并不是像auto一样是从变量声明的初始化表达式获得变量的类型，而是总是以一个普通表达式作为参数，返回该表达式的类型,而且decltype并不会对表达式进行求值。

decltype用法

推导出表达式类型

    int i = 4;
    decltype(i) a; //推导结果为int。a的类型为int。

与using/typedef合用，用于定义类型。

    using size_t = decltype(sizeof(0));//sizeof(a)的返回值为size_t类型
    using ptrdiff_t = decltype((int*)0 - (int*)0);
    using nullptr_t = decltype(nullptr);

    vector<int >vec;
    typedef decltype(vec.begin()) vectype;
    for (vectype i = vec.begin; i != vec.end(); i++)
    {
        //...
    }

这样和auto一样，也提高了代码的可读性。

重用匿名类型

在C++中，我们有时候会遇上一些匿名类型，如:

struct 
{
    int d ;
    doubel b;
}anon_s;

而借助decltype，我们可以重新使用这个匿名的结构体：

decltype(anon_s) as ;//定义了一个上面匿名的结构体

泛型编程中结合auto，用于追踪函数的返回值类型

这也是decltype最大的用途了。

template <typename _Tx, typename _Ty>
auto multiply(_Tx x, _Ty y)->decltype(_Tx*_Ty)
{
    return x*y;
}

decltype推导四规则

1. 如果e是一个没有带括号的标记符表达式或者类成员访问表达式，那么的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，则会导致编译错误。
2. 否则 ，假设e的类型是T，如果e是一个将亡值，那么decltype（e）为T&&
3. 否则，假设e的类型是T，如果e是一个左值，那么decltype（e）为T&。
4. 否则，假设e的类型是T，则decltype（e）为T。

标记符指的是除去关键字、字面量等编译器需要使用的标记之外的程序员自己定义的标记，而单个标记符对应的表达式即为标记符表达式。例如：

int arr[4]

则arr为一个标记符表达式，而arr[3]+0不是。

我们来看下面这段代码：

    int i=10;
    decltype(i) a; //a推导为int
    decltype((i))b=i;//b推导为int&，必须为其初始化，否则编译错误

仅仅为i加上了()，就导致类型推导结果的差异。这是因为，i是一个标记符表达式，根据推导规则1，类型被推导为int。而(i)为一个左值表达式，所以类型被推导为int&。

通过下面这段代码可以对推导四个规则作进一步了解

    int i = 4;
    int arr[5] = { 0 };
    int *ptr = arr;
    struct S{ double d; }s ;
    void Overloaded(int);
    void Overloaded(char);//重载的函数
    int && RvalRef();
    const bool Func(int);
 
    //规则一：推导为其类型
    decltype (arr) var1; //int 标记符表达式
 
    decltype (ptr) var2;//int *  标记符表达式
 
    decltype(s.d) var3;//doubel 成员访问表达式
 
    //decltype(Overloaded) var4;//重载函数。编译错误。
 
    //规则二：将亡值。推导为类型的右值引用。
 
    decltype (RvalRef()) var5 = 1;
 
    //规则三：左值，推导为类型的引用。
 
    decltype ((i))var6 = i;     //int&
 
    decltype (true ? i : i) var7 = i; //int&  条件表达式返回左值。
 
    decltype (++i) var8 = i; //int&  ++i返回i的左值。
 
    decltype(arr[5]) var9 = i;//int&. []操作返回左值
 
    decltype(*ptr)var10 = i;//int& *操作返回左值
 
    decltype("hello")var11 = "hello"; //const char(&)[9]  字符串字面常量为左值，且为const左值。

 
    //规则四：以上都不是，则推导为本类型
 
    decltype(1) var12;//const int
 
    decltype(Func(1)) var13=true;//const bool
 
    decltype(i++) var14 = i;//int i++返回右值

这里需要提示的是，字符串字面值常量是个左值，且是const左值，而非字符串字面值常量则是个右值。
这么多规则，对于我们写代码的来说难免太难记了，特别是规则三。我们可以利用C++11标准库中添加的模板类is_lvalue_reference来判断表达式是否为左值：

    cout << is_lvalue_reference<decltype(++i)>::value << endl;

结果1表示为左值，结果为0为非右值。
同样的，也有is_rvalue_reference这样的模板类来判断decltype推断结果是否为右值。

参考资料：《深入理解C++11》