C++11特性：decltype關鍵字

decltype簡介

我們之前使用的typeid運算符來查詢一個變量的類型，這種類型查詢在運行時進行。RTTI機制為每一個類型產生一個type_info類型的數據，而typeid查詢返回的變量相應type_info數據，通過name成員函數返回類型的名稱。同時在C++11中typeid還提供了hash_code這個成員函數，用於返回類型的唯一哈希值。RTTI會導致運行時效率降低，且在泛型編程中，我們更需要的是編譯時就要確定類型，RTTI並無法滿足這樣的要求。編譯時類型推導的出現正是為了泛型編程，在非泛型編程中，我們的類型都是確定的，根本不需要再進行推導。

而編譯時類型推導，除了我們說過的auto關鍵字，還有本文的decltype。

decltype與auto關鍵字一樣，用於進行編譯時類型推導，不過它與auto還是有一些區別的。decltype的類型推導並不是像auto一樣是從變量聲明的初始化表達式獲得變量的類型，而是總是以一個普通表達式作為參數，返回該表達式的類型,而且decltype並不會對表達式進行求值。

decltype用法

推導出表達式類型

    int i = 4;
    decltype(i) a; //推導結果為int。a的類型為int。

與using/typedef合用，用於定義類型。

    using size_t = decltype(sizeof(0));//sizeof(a)的返回值為size_t類型
    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++)
    {
        //...
    }

這樣和auto一樣，也提高了代碼的可讀性。

重用匿名類型

在C++中，我們有時候會遇上一些匿名類型，如:

struct 
{
    int d ;
    doubel b;
}anon_s;

而借助decltype，我們可以重新使用這個匿名的結構體：

decltype(anon_s) as ;//定義了一個上面匿名的結構體

泛型編程中結合auto，用於追蹤函數的返回值類型

這也是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推導四規則

1. 如果e是一個沒有帶括號的標記符表達式或者類成員訪問表達式，那麼的decltype（e）就是e所命名的實體的類型。此外，如果e是一個被重載的函數，則會導致編譯錯誤。
2. 否則 ，假設e的類型是T，如果e是一個將亡值，那麼decltype（e）為T&&
3. 否則，假設e的類型是T，如果e是一個左值，那麼decltype（e）為T&。
4. 否則，假設e的類型是T，則decltype（e）為T。

標記符指的是除去關鍵字、字面量等編譯器需要使用的標記之外的程序員自己定義的標記，而單個標記符對應的表達式即為標記符表達式。例如：

int arr[4]

則arr為一個標記符表達式，而arr[3]+0不是。

我們來看下面這段代碼：

    int i=10;
    decltype(i) a; //a推導為int
    decltype((i))b=i;//b推導為int&，必須為其初始化，否則編譯錯誤

僅僅為i加上了()，就導致類型推導結果的差異。這是因為，i是一個標記符表達式，根據推導規則1，類型被推導為int。而(i)為一個左值表達式，所以類型被推導為int&。

通過下面這段代碼可以對推導四個規則作進一步了解

    int i = 4;
    int arr[5] = { 0 };
    int *ptr = arr;
    struct S{ double d; }s ;
    void Overloaded(int);
    void Overloaded(char);//重載的函數
    int && RvalRef();
    const bool Func(int);
 
    //規則一：推導為其類型
    decltype (arr) var1; //int 標記符表達式
 
    decltype (ptr) var2;//int *  標記符表達式
 
    decltype(s.d) var3;//doubel 成員訪問表達式
 
    //decltype(Overloaded) var4;//重載函數。編譯錯誤。
 
    //規則二：將亡值。推導為類型的右值引用。
 
    decltype (RvalRef()) var5 = 1;
 
    //規則三：左值，推導為類型的引用。
 
    decltype ((i))var6 = i;     //int&
 
    decltype (true ? i : i) var7 = i; //int&  條件表達式返回左值。
 
    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]  字符串字面常量為左值，且為const左值。

 
    //規則四：以上都不是，則推導為本類型
 
    decltype(1) var12;//const int
 
    decltype(Func(1)) var13=true;//const bool
 
    decltype(i++) var14 = i;//int i++返回右值

這裡需要提示的是，字符串字面值常量是個左值，且是const左值，而非字符串字面值常量則是個右值。
這麼多規則，對於我們寫代碼的來說難免太難記了，特別是規則三。我們可以利用C++11標准庫中添加的模板類is_lvalue_reference來判斷表達式是否為左值：

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

結果1表示為左值，結果為0為非右值。
同樣的，也有is_rvalue_reference這樣的模板類來判斷decltype推斷結果是否為右值。

參考資料：《深入理解C++11》 pdf下載 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-12/126521.htm