新特性 - 類型推導

說明

• 類似於動態語言，C++11支持自動類型推導。

auto

• auto在早期C++中的標識臨時變量，由於使用極少且多餘，在C++11中已被用作類型推導使用。
• auto自動類型推斷，用於從初始化表達式中推斷出變量的數據類型，可以簡化我們的編程工作。

使用

map<int, map<int,int> > map;
map<int, map<int,int>>::const_iterator itr1 = map.begin();
const auto itr2 = map.begin();

auto i = 1;

注意項

1. auto聲明的變量必須初始化，這樣編譯期才能從初始化代碼中推導出返回類型。
2. 使用auto就不能在定義數據類型。
3. auto是一個推導關鍵詞，並不是一個數據類型，因此不能用於類型轉換或其他一些操作，如sizeof和typeid。
4. 推導不同數據類型必須獨立開了，不能寫在一起，例如：

auto x1 = 5, x2 = 5.0, x3='r'; //錯誤使用

5. auto不能自動推導成CV-qualifiers（constant & volatile qualifiers），除非被聲明爲引用類型,如下：

const int i = 100;
auto j = i; //錯誤用法
auto &k = i; //正確用法

6. auto會退化成指向數組的指針，除非被聲明爲引用

int a[9];
auto j = a;
cout<<typeid(j).name()<<endl; // This will print int*
 
auto& k = a;
cout<<typeid(k).name()<<endl; // This will print int [9]

7. 如果初始化表達式是引用，則去除引用語義

int a = 10;
int &b = a;

auto c = b;//c的類型爲int而非int&（去除引用）
auto &d = b;//d的類型才爲int&

decltype

• auto除了自動推導出數據類型還必須使用表達式的值去初始化變量，有時候只需要獲取表達式的返回類型，這時該使用decltype，在推導過程中，編譯器只是分析表達式並獲取它的類型，卻不進行實際的計算表達式的值。
• 例子：

decltype(f()) sum;//sum的類型就是函數f的返回值類型。

注意項

1. decltype在處理const和引用的方式與auto有些許不同，如果decltype使用的表達式是一個變量，則decltype返回該變量的類型(包括const和引用在內)，如下：

const int ci = 42, &cj = ci;
 
decltype(ci) x = 0;   // x 類型爲const int
auto z = ci;          // z 類型爲int
 
decltype(cj) y = x;   // y 類型爲const int&
auto h = cj;          // h 類型爲int

declval

• decltype 可以推導出表達式的數據類型，但是某些情況下，例如：類的成員函數，如果沒有對象，成員函數無法調用，自然無法推導，而declval就是解決這種情況下的自動推導，在推導過程中，declval不需要構造實例。

使用

• 聲明

template<class T>
typename std::add_rvalue_reference<T>::type declval() noexcept;

• 使用

#include <utility>
#include <iostream>

class Default { 
    int foo() const { return 1; } 
};

class NonDefault{
    NonDefault(const NonDefault&) { }
    int foo() const { return 1; }
};

int main()
{
    decltype(Default().foo()) n1 = 1;                   // type of n1 is int
    decltype(NonDefault().foo()) n2 = n1;               // 錯誤: NonDefault沒有默認的構造函數
    decltype(std::declval<NonDefault>().foo()) n2 = n1; // 正確使用
}

auto和decltype配合使用

• auto 佔位，如下：

template<class T, class U>
??? mul(T x, U y){
    return x*y;
}

• 這種情況下問號處最好能使用自動推導，正常使用應該爲：

decltype(x*y)

• 但是由於x和y都是後面傳入的，因此可以使用以下替代

decltype(*(T*)(0)  *  *(U*)(0))

• 整體寫法如下：

template<class T, class U>
decltype(*(T*)(0)  *  *(U*)(0)) mul(T x, U y){
    return x*y;
}

• 爲了避免使用這種難看的寫法，C++使用auto來佔位，如下寫法就可以：

template<class T, class U>
auto mul(T x, U y) -> decltype(x*y) {
    return x*y;
}

• C++14 直接改成：

template<class T, class U>
auto mul(T x, U y){
    return x*y;
}

auto與decltype的區別

1. auto 關注的是表達式返回值的數據類型，而decltype關注的是表達式本身的數據類型。
2. auto忽略頂層const，decltype保留頂層const。
3. 對引用操作，auto推斷出原有類型，decltype推斷出引用。
4. 對解引用操作，auto推斷出原有類型，decltype推斷出引用。
5. auto推斷時會實際執行，decltype不會執行，只做分析。

• 在使用中過程中和const、引用和指針結合時需要特別注意兩者的區別。