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decltype

(2023-02-27 04:30:37) 百科

decltype,在C++中,作为操作符,用于查询表达式的数据类型。decltype在C++11标准制定时引入,主要是为泛型编程而设计,以解决泛型编程中,由于有些类型由模板参数决定,而难以(甚至不可能)表示之的问题。

泛型编程来自在整个1990年代越发流行,对实现类型推导机制的需求也应运而生。为此,许多编译器厂商都基于程序语言现有的功能,自行实现了这类操作符,其实现如typeof,以及一些功素屋般能有限,但更易移植的实现。200360百科2年间,比雅尼·斯图圆特劳斯特鲁普提议在C++内标准化这类操作符,并将之加入C++;且建议命之为"d宪把ecltype",以反映其具有获取表达式的"声明类型"(Declared Type)的功能。

论进她行度犯施紧语义上说,decltype的设计适合于通用库编写者与编程新手。总体上说,对于目标对象或函数,由decltype推导出的类型与源码确孩固频表全防叫选中的定义可精确匹配。而良展固味艺毛算读斤正如sizeof操作符一样,decltype亦不需对操作数求值。

  • 中文名称 操作符
  • 外文名称 decltype
  • 用途 查询表达式
  • 实质 数据类型

极初物点等始给著沙

  • 1 设计构想
  • 2 语义
  • 3 可用

设计构想

  随着C++引入模板,以及由标准模板库引领的泛型编程逐渐兴起,实现一个能获取表达式类型的机制的为左机需求便由此出现,而这一机制常称为typeof。在泛型编程中,若类型由函数参数决定,则获知之常非易事,在需要获取函数模板实例化的返回类型里妒时尤然。

  许多厂商以编译器扩展的形式,来自提供了typeof操作符,以满足这一需求。早在C++还未完全标准化的1997年参东,布莱恩·帕克(Brian Parker)就基于sizeof操作符,提出了一种可移植的解决方案。对此,比尔·吉360百科本斯(Bill Gibbons)则提出,这一方案仍有诸多限制,而且通常来说,直接引入typeof机且某制效果都更好。2000年10月,安德烈·亚历山德雷斯库在IT技术杂志《Dr. Dobb's Journal》上评论道:"(若)有typeo点类月余围f(操作符),撰写和理解模板代码就会便易许多。"他也提到"typeof和sizeof(操作符)有相同的后端,(这是)因为sizeof无论如何必须去计算类型。"安德鲁·克尼格与芭芭拉·E·摩(Barbara E. Moo)也谈培石到内建于程序语言中的typeof功能非常有用,但也提醒道"使用时常会引入一些难以发觉的程序错误举价脚组进几技输,且尚有无法解决的问题(即并非万用)。"并提出可以利用类型转换(如使用标准模功洲众助见脸失讨营请板库所提供的typedef),更有效、更通用地实现这一功能。但是,史蒂夫·丹斯特(Steve Dewhurst)则称如此转换"在设计与发布上花费巨大",而且"采用直接提取表达式类型的方法更简单。"(大意)2011年间,在一篇关于C++0x台数须沿船木先倒林的文章中,克尼格和摩预言道:"decltype将会广泛用于为每日的程序编写提供便利。"

  2002年间, 比雅尼·斯特劳斯特鲁普提议扩充C++程序语言,为之引入查询表达式类型,以及不必指明类型便可初始化对象的机制。斯特工所冷笔密被照节如很劳斯特鲁普注意到,在GCC与EDG编译器中,typeof所提供的"引用丢弃"(还守乙口响正石杂测析reference-dropping)语义可能存在问题;另一方面,若使用基于表达式左值性、返士二号积百回一个引用类型的操作符实现之,又难以理解。于是,在呈交给C++标准委员会的初始提案中,便将两种实现方法杂糅起来:只有当表达式的声明类型包含一个引用时毛宗伯和胜鲜,操作符才会返回一个引用类型。为强调推导出的类型能确实反映表达式的声明类型,提案中提议将此操作符命频市仅弦互着烈看础够名为decltype。提案还提及了decltype的一项主要设计起磁质初衷,也即让编写宁较别掉茶冲完美的转发函数成为可能。在编程时,程序员有时需要编写一个泛型转发函数,使之不论以何种类型实例化,都能返回同于包装函数的类型,而若无decltype操作符,就几乎不可能做到这一点。decltype的样例代码如下所示,其中利用了C++11标准中的"返回类型后置"(trailing-return-type)语法。

  int& foo(int& i);float foo(float& f); template <class T> auto transparent_forwarder(T& t) −> decltype(foo(t)) { return foo(t);}

  decltype便是本段代码的核心部分,用于保存"包装函数是否返回一个引用类型"这一信息 。

语义

  类似于sizeof操作符,decltype也不需对其操作数求值。粗略来说,dec来自ltype(e)返回类型前,进行了如下推导:

  1. 若表达式360百科e指向一个局部变量而东脸形、命名空间作用域变量、静态成员变量或函数参数,那么返回类型即为该变量(或参数)的"声明类型";
  2. 若e是一个左值(lvalue,即"可寻范垂志址值"),则dec吧互环练实集ltype(e)将返回T&,其中T为e的类型;
  3. 若e是一个x值(xvalue),则返回值为T&&;
  4. 若e是一个纯右值(prvalue),则返回值为T。

  这些语义是为满足通用库编写者的需求而设计,但由于decltype的返回类型总与对象(或函数)的定义类型相匹配,这对编程新手来说也更为直观。更正式地说,规则1适用于不带括号的标识符表达式(id-expression)与类成员访问表达式。示例如下:

  const int&& foo();const int bar();int i体船就影燃制营了这;struct A { double x; };

  const A* a = new A();

  decltype(foo()) x1; // 类型为const int&&

  decltype(bar()) x2; // 类型为风杨紧触等车采菜交赵int

  decltype(i) x3; // 类型为int

  decltype(a->x) x4; // 类型为案世副double

  decltyp顶须静还水善宁脚降e((a->x)) x5; // 类型为const double&

  由上等曾获段笑取住关右与可见,最后两个对decltype的调用,返回结果有所不同。这是因为,带括号的表达式(a->x)既非"标识符表达式",亦非类访问表达式,因离查肉总而未指向一个命名对象,而是一个左值,于是推导类型便为"指向表达式类型的引用",亦即const double&。

  在2008年12月,雅克·雅尔维(Jaakko Järvi)向标准委员会指出一个问题:在C++中,"带限定标识符"(qualified-id)无法由decltype作成,而这正与"decltype(e)可作'类型定义名'(typedef-name)看待"的设采记么若如包饭用计初衷不一致。在评论标准委员会为C++0x(C++1话是1前名)制定的正式草案时,日本ISO会员成员提到,"一个定义域操作符(::)不适用于d温木ecltype,但本应适用才对。(若能解决这一问题,则)这在需要从实例中获取成员类型(嵌套类型)很有用,如下所示":

  vector<int> v;decltype(v)::value_ty米哪常回三祖沙pe i = 0; // int i = 0;

  这一问题,以及其他相似问题(关于decltype无法阶聚心系号福另在派生类声明和析构函数调用中使用),都交由大卫·范德沃德(David Vandevoorde错汽按刚)处理,并在2010年3月投票纳入工作日程表。

可用性

  decltype包含于当前的C++标准C++11中,并由许多编译器以却突给销帮扩展的形式提供:微软在Visual C++ 201积政结育防较0编译器中提供了decltype操或食作符,基本实现了标准委员会提案中所描述的语义,并且在托管代码或原生代码中都可使用。据其文档称,这一实现"主要对编写模板库的开发者有用。"从2008年3月5日发布的4.3版开始,GCCC++编译器也加入了decltype操作符。这一操作符也已纳入了Codegear的C++ Builder 2009、Intel C++编译器与Clang。

例子

  #include <algorithm>

  #include <iostream>

  #include <iterator>

  #include <ostream>

  #include <string>

  #include <utility>

  #include <vector>

  using namespace std;

  struct Plus {

  template <typename T, typename U>

  auto operator()(T&& t, U&& u) const

  -> decltype(forward<T>(t) + forward<U>(u)) {

  return forward<T>(t) + forward<U>(u);

  }

  };

  int main() {

  vector<int> i;

  i.push_back(1);

  i.push_back(2);

  i.push_back(3);

  vector<int> j;

  j.push_back(40);

  j.push_back(50);

  j.push_back(60);

  vector<int> k;

  vector<string> s;

  s.push_back("cut");

  s.push_back("flu");

  s.push_back("kit");

  vector<string> t;

  t.push_back("e");

  t.push_back("ffy");

  t.push_back("tens");

  vector<string> u;

  transform(i.begin(), i.end(), j.begin(), back_inserter(k), Plus());

  transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), back_inserter(u), Plus());

  for_each(k.begin(), k.end(), [](int n) { cout << n << " "; });

  cout << endl;

  for_each(u.begin(), u.end(), [](const string& r) { cout << r << " "; });

  cout << endl;

  }

  结果:

  41 52 63

  cute fluffy kittens

  如果在C++98,你不得不传递模板参数类型来调用plus<int>()plus<string>(),重复声明一次元素类型。

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