decltype关键字详解
学习目标:
掌握c++ decltype关键字
学习内容:
decltype 是 C++11 新增的一个关键字,它和 auto 的功能一样,都用来在编译时期进行自动类型推导。
既然已经有了 auto 关键字,为什么还需要 decltype 关键字呢?因为 auto 并不适用于所有的自动类型推导场景,在某些特殊情况下 auto 用起来非常不方便,甚至压根无法使用,所以 decltype 关键字也被引入到 C++11 中。
auto 和 decltype 关键字都可以自动推导出变量的类型,但它们的用法是有区别的:
auto varname = value;
decltype(exp) varname = value;
其中,varname 表示变量名,value 表示赋给变量的值,exp 表示一个表达式。
auto 根据=右边的初始值 value 推导出变量的类型,而 decltype 根据 exp 表达式推导出变量的类型,跟=右边的 value 没有关系。
另外,auto 要求变量必须初始化,而 decltype 不要求。这很容易理解,auto 是根据变量的初始值来推导出变量类型的,如果不初始化,变量的类型也就无法推导了。decltype 可以写成下面的形式:
decltype(exp) varname;
exp 注意事项
原则上讲,exp 就是一个普通的表达式,它可以是任意复杂的形式,但是我们必须要保证 exp 的结果是有类型的,不能是 void;例如,当 exp 调用一个返回值类型为 void 的函数时,exp 的结果也是 void 类型,此时就会导致编译错误。
C++ decltype 用法举例:
int a = 0;
decltype(a) b = 1; //b 被推导成了 int
decltype(10.8) x = 5.5; //x 被推导成了 double
decltype(x + 100) y; //y 被推导成了 double
可以看到,decltype 能够根据变量、字面量、带有运算符的表达式推导出变量的类型。请注意第 4 行,y 没有被初始化。
decltype 推导规则
上面的例子让我们初步感受了一下 decltype 的用法,但你不要认为 decltype 就这么简单,它的玩法实际上可以非常复杂。当程序员使用 decltype(exp) 获取类型时,编译器将根据以下三条规则得出结果:
- 如果 exp 是一个不被括号( )包围的表达式,或者是一个类成员访问表达式,或者是一个单独的变量,那么 decltype(exp) 的类型就和 exp 一致,这是最普遍最常见的情况。
- 如果 exp 是函数调用,那么 decltype(exp) 的类型就和函数返回值的类型一致。
- 如果 exp 是一个左值,或者被括号( )包围,那么 decltype(exp) 的类型就是 exp 的引用;假设 exp 的类型为 T,那么 decltype(exp) 的类型就是 T&。
为了更好地理解 decltype 的推导规则,下面来看几个实际的例子。
【实例1】exp 是一个普通表达式:
#include <string>
using namespace std;class Student{public:static int total;string name;int age;float scores;
};int Student::total = 0;int main(){int n = 0;const int &r = n;Student stu;decltype(n) a = n; //n 为 int 类型,a 被推导为 int 类型decltype(r) b = n; //r 为 const int& 类型, b 被推导为 const int& 类型decltype(Student::total) c = 0; //total 为类 Student 的一个 int 类型的成员变量,c 被推导为 int 类型decltype(stu.name) url = "http://github.com/"; //total 为类 Student 的一个 string 类型的成员变量, url 被推导为 string 类型return 0;
}
这段代码很简单,按照推导规则 1,对于一般的表达式,decltype 的推导结果就和这个表达式的类型一致。
【实例2】exp 为函数调用:
//函数声明
int& func_int_r(int, char); //返回值为 int&
int&& func_int_rr(void); //返回值为 int&&
int func_int(double); //返回值为 intconst int& fun_cint_r(int, int, int); //返回值为 const int&
const int&& func_cint_rr(void); //返回值为 const int&&//decltype类型推导
int n = 100;
decltype(func_int_r(100, 'A')) a = n; //a 的类型为 int&
decltype(func_int_rr()) b = 0; //b 的类型为 int&&
decltype(func_int(10.5)) c = 0; //c 的类型为 intdecltype(fun_cint_r(1,2,3)) x = n; //x 的类型为 const int &
decltype(func_cint_rr()) y = 0; // y 的类型为 const int&&
需要注意的是,exp 中调用函数时需要带上括号和参数,但这仅仅是形式,并不会真的去执行函数代码。
【实例3】exp 是左值,或者被( )包围:
using namespace std;class Base{public:int x;
};int main(){const Base obj;//带有括号的表达式decltype(obj.x) a = 0; //obj.x 为类的成员访问表达式,符合推导规则一,a 的类型为 intdecltype((obj.x)) b = a; //obj.x 带有括号,符合推导规则三,b 的类型为 int&。//加法表达式int n = 0, m = 0;decltype(n + m) c = 0; //n+m 得到一个右值,符合推导规则一,所以推导结果为 intdecltype(n = n + m) d = c; //n=n+m 得到一个左值,符号推导规则三,所以推导结果为 int&return 0;
}
这里我们需要重点说一下左值和右值:左值是指那些在表达式执行结束后依然存在的数据,也就是持久性的数据;右值是指那些在表达式执行结束后不再存在的数据,也就是临时性的数据。有一种很简单的方法来区分左值和右值,对表达式取地址,如果编译器不报错就为左值,否则为右值。
decltype 的实际应用
我们知道,auto 只能用于类的静态成员,不能用于类的非静态成员(普通成员),如果我们想推导非静态成员的类型,这个时候就必须使用 decltype 了。下面是一个模板的定义:
#include <vector>
using namespace std;template <typename T>
class Base {public:void func(T& container) {m_it = container.begin();}private:typename T::iterator m_it; //注意这里
};int main()
{const vector<int> v;Base<const vector<int>> obj;obj.func(v);return 0;
}
单独看 Base 类中 m_it 成员的定义,很难看出会有什么错误,但在使用 Base 类的时候,如果传入一个 const 类型的容器,编译器马上就会弹出一大堆错误信息。原因就在于,T::iterator并不能包括所有的迭代器类型,当 T 是一个 const 容器时,应当使用 const_iterator。
有了 C++11 的 decltype 关键字,就可以直接这样写:
template <typename T>
class Base {public:void func(T& container) {m_it = container.begin();}private:decltype(T().begin()) m_it; //注意这里
};
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