decltype(void()) 和 decltype(void{}) 的区别

Question

这是问题的后续：What does the void() in decltype(void()) mean exactly?。

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decltype(void()) 编译得很好，在这种情况下void() 的含义在上述问题中进行了解释（实际上在答案中）。
另一方面，我注意到decltype(void{}) 无法编译。

它们之间有什么区别（至少在 decltype 的上下文中）？
为什么第二个表达式不编译？

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为了完整起见，它遵循一个最小（非）工作示例：

int main() {
    // this doesn't compile
    //decltype(void{}) *ptr = nullptr;
    // this compiles fine
    decltype(void()) *ptr = nullptr;
    (void)ptr;
}

Answer 1

void() 与 sizeof 一起使用时被解释为类型 ID。
void() 与 decltype 一起使用时被解释为表达式。

我认为void{} 在任何情况下都无效。它既不是有效的类型 ID，也不是有效的表达式。

Answer 2

（基于问题 cmets 中的讨论）

注意：我参考了 C++17 或接近答案。 C++14 的工作方式相同，文本差异在答案末尾附近注明。

void() 是一个特殊的例外。见 N4618 5.2.3 [expr.type.conv]，强调我的：

1 simple-type-specifier (7.1.7.2) 或 typename-specifier (14.6) 后跟括号可选的 expression-list 或由 braced-init-list（初始化程序）构造一个给定初始化程序的指定类型的值。如果该类型是推导类类型的占位符，则在本节的其余部分中，将其替换为由重载决议选择的用于类模板推导 (13.3.1.8) 的函数的返回类型。

2 如果初始值设定项是带括号的单个表达式，则类型转换表达式（在定义上，如果在含义上定义）等价于相应的强制转换表达式（5.4）。 如果类型是（可能是 cv 限定的）void 并且初始化程序是 ()，则表达式是指定类型的纯右值，不执行初始化。 否则，表达式是指定类型的纯右值其结果对象使用初始化程序直接初始化（8.6）。对于 T() 形式的表达式，T 不能是数组类型。

所以void() 之所以有效，是因为它在[expr.type.conv]/2 中明确标识为没有初始化。 void{} 不满足该异常，因此它尝试成为 直接初始化 对象。

tl;dr 此处通过 C++14 注释：您不能直接初始化 void 对象。

通过 N4618 8.6 [dcl.init] 打洞，看看 void{} 的实际情况

• 8.6/16 => 直接初始化
• 8.6/17.1 => 列表初始化，跳转到8.6.4
• 8.6.4/3.10 => 值初始化
  • void() 将使用 8.6/11 => value-initialized 将上述三个快捷方式，然后重新加入跟踪，这就是 [expr.type.conv] 是必需的。
• 8.6/8.4 => 零初始化

现在，8.6/6 定义了零初始化：

• 标量
• 非联合类类型
• 联合类型
• 数组类型
• 引用类型

N4618 3.9 [basic.types]/9 定义标量：

算术类型 (3.9.1)、枚举类型、指针类型、指向成员类型的指针 (3.9.2)、std::nullptr_t，以及这些类型的 cv 限定版本 (3.9. 3) 统称为标量类型。

N4618 3.9.1 [basic.fundamental]/8 定义了算术类型：

整数和浮点类型统称为算术类型。

所以void不是算术类型，所以不是标量，所以不能零初始化，所以不能值初始化，所以不能直接初始化，所以表达式无效。

除了初始化之外，void() 和 void{} 将以相同的方式工作，生成 void 类型的 prvalue 表达式。即使您不能为不完整类型提供 result 对象，并且 void总是不完整：

N4618 3.9.1 [basic.fundamental]/9（粗体字）：

类型 cv void 是不完整的类型，无法完成；这种类型有一组空值。

decltype 特别允许不完整类型：

N4618 7.1.7.2 [decl.type.simple]/5（粗体字）：

如果 decltype-specifier 的操作数是纯右值，则不应用临时实现转换 (4.4) 并且不为纯右值提供结果对象。 纯右值的类型可能不完整。

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在 C++14 中，N4296 5.2.3 [expr.type.conv] 的措辞不同。括号形式几乎是对括号版本的事后考虑：

简单类型说明符 (7.1.6.2) 或类型名称说明符 (14.6) 后跟带括号的表达式列表 结构给定表达式列表的指定类型的值。如果表达式列表是单个表达式，则类型转换表达式（在定义上，如果在含义上定义）等价于相应的强制转换表达式（5.4）。如果指定的类型是类类型，则类类型应是完整的。如果表达式列表指定了多个值，则类型应为具有适当声明的构造函数（8.5,12.1）的类，并且表达式T(x1, x2, ...) 等效于声明T t(x1, x2, ...)；对于一些发明的临时变量 t，其结果是 t 的值作为纯右值。

表达式 T()，其中 T 是非数组完整对象类型的 simple-type-specifier 或 typename-specifier 或（可能是 cv 限定的）void 类型，创建指定类型的纯右值，其value 是通过值初始化 (8.5) 类型 T 的对象产生的；没有对 void() 情况进行初始化。 [注意： 如果T 是一个非类类型，它是 cv 限定的，则在确定结果纯右值的类型时，cv 限定符会被丢弃（第 5 条） )。 ——尾注]

类似地，simple-type-specifier 或 typename-specifier 后跟 braced-init-list 会创建一个临时对象使用指定的 braced-init-list 指定类型的直接列表初始化 (8.5.4)，其值是作为纯右值的临时对象。

效果与我们的目的相同，change 与 P0135R1 Wording for guaranteed copy elision through simplified value categories 相关，后者从表达式中删除了临时对象创建。相反，如果上下文需要，表达式的上下文会提供由表达式初始化的结果对象。

如上所述，decltype（与sizeof 或typeid 不同）不为表达式提供结果对象，这就是void() 即使无法初始化结果对象也能工作的原因。

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我觉得 N4618 5.2.3 [expr.type.conv] 中的异常也应该应用于void{}。这意味着围绕{} 的准则变得更加复杂。例如，参见 C++ 核心指南中的 ES.23: Prefer the {} initializer syntax，目前推荐 decltype(void{}) 而不是 decltype(void())。 decltype(T{}) 更有可能是这个咬你的地方...