C++11中的类型推断
C++11中为了更好的支持泛型编程，提供了 auto和decltype两个关键词,目的就是提供编译阶段的自动类型推导。
1.auto关键词的新意义
在C++98中,auto是一个类型修饰符,用以显式声明自动变量(局部变量的),而在C++11中,这一用法已经弃用,现在auto用于声明变量。
1.1 auto声明变量
我们通过几个例子看一下,auto声明变量时的规则。
int x;
int *y;
double foo();
int& bar();
auto *a=&x;//int *
auto &b=x;//int &
auto c=y;//int *
auto *d=y;//int *
auto e=bar();// int
auto &f=bar();//int &1.如果使得auto声明的变量是引用类型,必须使用auto &.
2.如果变量本身是指针类型,则auto *和auto是一样的,这里*变成冗余符号
double foo();
float * bar();
const auto a=foo();//const double
const auto & b=foo();//const double &
volatile auto * const c=bar();//volatile float * const
auto d=a;//double
auto &e=a;//const double &
auto f=c;//volatile float *
volatile auto &g=c;//volatile float * &3.声明为auto的变量不能从其初始化表达式中带走顶层cv限定符.
auto i=1,j=1.12f;//编译错误4.auto可以声明多个变量,不过这些变量必须类型相同
1.2 auto无法推导的情况
#include<vector>
using namespace std;
void fun(auto x=1){}//错误
struct str
{
auto var=10;//错误
};
int main()
{
char x[3];
auto y=x;
auto z[3]=x;//错误
vector<auto>V={1,2,3};//错误
}auto不能作为函数形参(这是模板函数的事情)类中,auto不能用来声明非静态成员auto不能声明数组auto不能用于模板实参
2.decltype类型推导
decltype和auto都是用来类型推导的,不过 decltype的功能更加强大 ,下面就是decltype的简单用法
2.1 decltype的应用场景
一种情况是,decltype和auto一样来声明变量:
#include<typeinfo>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int i;
decltype(i) j=0;
cout<<typeid(j).name()<<endl;//i
float a;
double b;
decltype(a+b) c;
cout<<typeid(c).name()<<endl;//d
}另一种情况是:typedef或using配合使用decltype
using size_t=decltype(sizeof(0));
using ptrdiff_t=decltype((int*)0-(int*)0);
using nullptr_t=decltype(nullptr);顺便一提,在C++11中,using已经完美替代typedef:
#include<iostream>
#include<type_traits>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;
typedef unsigned int UINT;
using uint=unsigned int;
template<typename T>
using Mapstring=map<T,char*>;
Mapstring<int> number_string;
int main()
{
cout<<is_same<uint,UINT>::value<<endl;//1
cout<<is_same<map<int,char*>,decltype(number_string)>::value<<endl;//1
}
typedef能干的事情,using都能干,但是using能干的,比如给模板取一个别名,typedef做不到
decltype的另一种功能就是给匿名的结构体或者枚举推导类型来重用,
enum class {K1,K2,K3} anon_e;
decltype(anon_e) as;2.2 decltype比auto更加精确
首先decltype和auto最明显的不同就是,decltype(e)它和sizeof()差不多,可以接收一个参数,不过这里我讲的不同是,同一个变量,使用decltype和auto得到的结果不同。
说直接点,decltype的类型推断比auto准确
const int ic=0;
decltype(ic) a;//const int
auto b=ic;//int
volatile int iv;
decltype(iv) c;//volatile int
auto d=iv;//int
struct S
{
int i;
};
const S cs={0};
decltype(cs.i) e;//int
auto它不能带走变量的顶层cv限定符,而decltype(e)却可以带走e的cv限定符,所以说,decltype的类型推断更加准确。还要一点细节,就是说类本身是用cv限定符修饰的,而类成员使用decltype时确推断不出来。
我们知道,auto只能带走指针类型,却无法带走引用类型,而decltype就可以同时带走引用和指针
#include<iostream>
#include<type_traits>
using namespace std;
int main()
{
int i=1;
decltype(i) & var1=i;// int &
cout<<is_lvalue_reference<decltype(var1)>::value<<endl;//1
int &j=i;
decltype(j) var2=i;
decltype(j)& var3=i;
cout<<is_same<decltype(j),decltype(j)&>::value<<endl;//1,`&`的冗余
int* p=&i;
decltype(p) var4=&i;//int *
decltype(p)* var5=&p;//int **
const int k=1;
const decltype(k) var6=1;//const int `const`冗余
}上面这段代码,信息量很大
首先,decltype(e)可以带走e的引用和指针类型
其次,decltype(e)会对&和cv限定符产生冗余,而不会对*产生冗余
最后,如果不确定decltype(e)的类型,可以使用<type_traits>头文件中的一些方法
总之,就是一句话:decltype(e)能直接返回e的准确类型
但是,如果decltype更加优越,那么为什么还要auto呢?
一种说法是
auto用法更加简单,更重要的原因是,auto和lambda函数的配合使得,C++11相对于C++98,变得脱胎换骨,我个人认为C++11最重要的就是lambda函数。
2.3 decltype对于表达式的推断
我们知道在decltype(e)中,e被要求是一个表达式,即expression,而在上面我们所讲的e通常是一个名称,即id_expression,如果e是一个非名称的表达式,那么推断结果也会不同
int i;
decltype(i) a;//int
decltype((i)) b;//int &在上面例子中,
i就是一个id_expression,而(i)它不是id_expression,而是一个左值表达式,所以上述推导结果会不同。
我们直接来看decltype(e)的推导细则
- 如果
e是id_expression或者类成员表达式,decltype(e)的结果就是e本身的类型 - 否则,如果
e是左值表达式,设它的类型是T,那么decltype(e)的结果就是T& - 否则,如果
e是将亡值,设它的类型是T,那么decltype(e)的结果就是T&& - 否则,如果
e是纯右值,设它的类型是T,那么decltype(e)的结果就是T
int i=4;
int arr[5]={0};
int *ptr=arr;
struct S
{
double d;
}s;
void foo(int);
void foo(double);
int && Rref();//函数返回值是将亡值
const bool Func(int);
decltype(arr) var1;//int[5]
decltype(ptr) var2;//int *
decltype(s.d) var3;//double
decltype(foo) var4;//无法通过编译,foo被重载
decltype(Rref()) var5;//int &&
decltype(true? i:i) var6;//int&
decltype((i)) var7;//int &
decltype(++i) var8;//int &
decltype(arr[3]) var9;// int &
decltype(*ptr) var10;//int &
decltype("abc") var11;//const char(&) [4]
decltype(1) var12;//int
decltype(i++) var13;//int
decltype(Func(1)) var14=true;//const bool3.追踪返回类型
auto和decltype可以进行配合使用,来实现泛型编程中的追踪返回类型
template<class T1,class T2>
decltype(t1+t2) sum(T1& t1,T2& t2)
{
return (t1+t2);
}上面这段代码,想法狠简单,但是它都无法通过C++11和C++98中的编译器,因为编译器是从左往右读的,读到
decltype(t1+t2)时,t1和t2没有声明,所以无法通过编译,我们可以通过返回类型后置的方法实现上述功能
template<typename T1,typename T2>
auto sum(T1& t1,T2& t2)->decltype(t1+t2)
{
return (t1+t2);
}上面就是追踪返回类型,最终
sum函数的返回类型由decltype(t1+t2)确定,而不是auto确定,如果我们把->decltype(t1+t2)去掉,那么最终返回类型就由auto指定,我们其实很不希望这样,因为auto并不精确,decltype更加精确。
追踪返回类型其实就是返回类型后置,它的还有一种用法就是,提高函数指针的可读性:
#include<type_traits>
#include<iostream>
using namespace std;
int (*(*pf())())(){
return nullptr;
}
auto pf1() ->auto (*)() -> int (*)()
{
return nullptr;
}
int main()
{
cout<<is_same<decltype(pf),decltype(pf1)>::value<<endl;//1
}上述代码中,
pf和pf1都是函数指针,其返回的也是一个函数指针,该函数指针又返回一个函数指针,不过明显pf1的定义方式可读性更高。
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