C++11 的类型推导详解

auto & decltype

关于C++11新特性，最先提到的肯定是类型推导，C++11引入了auto和decltype关键字，使用他们可以在编译期就推导出变量或者表达式的类型，方便开发者编码也简化了代码。

auto

auto可以让编译器在编译器就推导出变量的类型，话不多说上代码：

auto a = 10; // 10是int型，可以自动推导出a是int

int i = 10;
auto b = i; // b是int型

auto d = 2.0; // d是double型

这就是auto的基本用法，可以通过=右边的类型推导出变量的类型。

auto推导规则

直接看代码

代码1：

int i = 10;
auto a = i, &b = i, *c = &i; // a是int，b是i的引用，c是i的指针，auto就相当于int
auto d = 0, f = 1.0; // error，0和1.0类型不同，对于编译器有二义性，没法推导
auto e; // error，使用auto必须马上初始化，否则无法推导类型

代码2：

void func(auto value) {} // error，auto不能用作函数参数

class A {
    auto a = 1; // error，在类中auto不能用作非静态成员变量
    static auto b = 1; // error，这里与auto无关，正常static int b = 1也不可以
    static const auto int c = 1; // ok
};

void func2() {
    int a[10] = {0};
    auto b = a; // ok
    auto c[10] = a; // error，auto不能定义数组，可以定义指针
    vector<int> d;
    vector<auto> f = d; // error，auto无法推导出模板参数
}

总结一下auto的限制：

• auto的使用必须马上初始化，否则无法推导出类型
• auto在一行定义多个变量时，各个变量的推导不能产生二义性，否则编译失败
• auto不能用作函数参数
• 在类中auto不能用作非静态成员变量
• auto不能定义数组，可以定义指针
• auto无法推导出模板参数

再看这段代码：

int i = 0;
auto *a = &i; // a是int*
auto &b = i; // b是int&
auto c = b; // c是int，忽略了引用

const auto d = i; // d是const int
auto e = d; // e是int

const auto& f = e; // f是const int&
auto &g = f; // g是const int&

首先介绍下cv是指const 和volatile

• 在不声明为引用或指针时，auto会忽略等号右边的引用类型和cv限定
• 在声明为引用或者指针时，auto会保留等号右边的引用和cv属性

什么时候使用auto

这里没有绝对答案，只能说一下我自己的理解，个人认为在不影响代码代码可读性的前提下尽可能使用auto是蛮好的，复杂类型就使用auto，int、double这种就没有必要使用auto了吧，看下面这段代码：

auto func = [&] {
        cout << "xxx";
}; // 对于func你难道不使用auto吗，反正我是不关心lambda表达式究竟是什么类型。

auto asyncfunc = std::async(std::launch::async, func);
// 对于asyncfunc你难道不使用auto吗，我是懒得写std::futurexxx等代码，而且我也记不住它返回的究竟是什么...

decltype

上面介绍auto用于推导变量类型，而decltype则用于推导表达式类型，这里只用于编译器分析表达式的类型，表达式实际不会进行运算，上代码：

int func() { return 0; }
decltype(func()) i; // i为int类型

int x = 0;
decltype(x) y; // y是int类型
decltype(x + y) z; // z是int类型

注意：decltype不会像auto一样忽略引用和cv属性，decltype会保留表达式的引用和cv属性

cont int &i = 1;
int a = 2;
decltype(i) b = 2; // b是const int&

decltype推导规则

对于decltype(exp)有

• exp是表达式，decltype(exp)和exp类型相同
• exp是函数调用，decltype(exp)和函数返回值类型相同
• 其它情况，若exp是左值，decltype(exp)是exp类型的左值引用

int a = 0, b = 0;
decltype(a + b) c = 0; // c是int，因为(a+b)返回一个右值
decltype(a += b) d = c;// d是int&，因为(a+=b)返回一个左值

d = 20;
cout << "c " << c << endl; // 输出c 20

auto和decltype的配合使用

auto和decltype一般配合使用在推导函数返回值的类型问题上。

下面这段代码

template<typename T, typename U>
return_value add(T t, U u) { // t和v类型不确定，无法推导出return_value类型
    return t + u;
}

上面代码由于t和u类型不确定，那如何推导出返回值类型呢，我们可能会想到这种

template<typename T, typename U>
decltype(t + u) add(T t, U u) { // t和u尚未定义
    return t + u;
}

这段代码在C++11上是编译不过的，因为在decltype(t +u)推导时，t和u尚未定义，就会编译出错，所以有了下面的叫做返回类型后置的配合使用方法：

template<typename T, typename U>
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) {
    return t + u;
}

返回值后置类型语法就是为了解决函数返回制类型依赖于参数但却难以确定返回值类型的问题。