关于获取函数结果类型的各种方法答案

【问题标题】：On the various ways of getting the result type of a function关于获取函数结果类型的各种方法
【发布时间】：2016-06-20 10:19:00
【问题描述】：

在必须推断函数调用结果类型的上下文中，C++ 似乎更乐意帮助我们，提供（至少据我所知以下）两种解决方案：

result of 类型特征：
```
std::result_of<F(Args...)>::type
```

核心语言语法：

decltype(std::declval<F>()(std::declval<Args>()...);

我的问题是，两者之间有什么区别？是否存在一个不能被另一个替代的上下文，如果不是，为什么我们需要一个类型特征来做一些语言可以开箱即用的事情？

【问题讨论】：

其实，我不确定这是不是骗子。 That one 通常是关于 decltype。这一个专门在函数调用的上下文中。

标签： c++ c++14 typetraits

【解决方案1】：

有三个不同之处。

最初，std::result_of 不需要对 SFINAE 友好。因此，如果要在上下文中使用它来验证 F 是否可以用 Args... 调用，它会给你一个硬错误，而 decltype 和 std::declval 只会导致可能的预期替换失败。 N3462 修复了规范以使其对 SFINAE 友好。

不过，在兼容的 C++14 编译器上，两者都对 SFINAE 友好。 std::result_of_t<Fn(ArgsTypes...)> 实际上是根据后者定义的。来自[meta.trans.other]：

如果表达式 INVOKE (declval<Fn>(), declval<ArgTypes>()...) 很好当被视为一个未计算的操作数（第 5 条），成员 typedef 类型应命名为输入decltype(INVOKE (declval<Fn>(), declval<ArgTypes>()...)); 否则，将没有会员输入。
正如result_of 定义的语言中所明确指出的，Fn 类型可以是任何INVOKE-able，而显式调用std::declval<F>() 仅适用于函数和函数对象。所以如果你有：
```
using F = decltype(&X::bar);
using T1 = std::result_of_t<F(X*)>;                        // ok
using T2 = decltype(std::declval<F>()(std::declval<X*>()); // not ok
```
对于某些类型，std::result_of 实际上不起作用，因为指定某些 type-id 是非法的（请参阅 my related question）。这些类型对F 使用函数（而不是对函数的指针/引用）或对任何Args... 使用抽象类。所以考虑一些看似无害的事情，比如：
```
template <class F, class R = std::result_of_t<F()>>
R call(F& f) { return f(); }

int foo();
call(foo); // error, unresolved overload etc.
```
这会导致 SFINAE 失败（至少它不是硬错误），因为我们必须形成 int()() 类型 - 一个返回函数的空函数。现在，从技术上讲，我们错误地编写了代码。应该是：
```
template <class F, class R = std::result_of_t<F&()>>
R call_fixed(F& f) { return f(); }
```
这行得通。但是如果我们在 declval 上犯了同样的错误，我们会没事的：
```
template <class F, class R = decltype(std::declval<F>()())>
R call_declval(F& f) { return f(); }
```

【讨论】：

第三个：如果F或Args之一是抽象的，或者F是函数类型，result_of<F(Args...)>无效，但decltype/declval有效正确。（修复方法是使用result_of<F&&(Args&&...)>。
@Barry 我相信形成类型“函数返回函数”或“函数[按值获取抽象类型]按值返回抽象类型”是不可能的。
@Columbo 太不幸了。
@Barry 也许result_of 是在可变参数模板出现之前引入的（最初是在2003 中提出的）。为了传递result_of 所需的信息，他们认为使用复合函数类型既高效（与某些元组式类模板相反）又具有简洁的语法。后者仍然成立，IMO 胜过那些极端情况。
@Columbo 是的，不过我并不完全理解。 Care to elaborate?

【解决方案2】：

result_of 在应用于给定类型时产生std::invoke 的返回类型——它甚至用于invoke 声明的返回类型。但是，invoke 涵盖的场景远不止普通的非成员函数调用。您展示的decltype(…) 中的表达式只是result_of 检查的众多表达式之一。

因此，只有当F 保证为函数对象类型时，您的选项才等效。否则result_of<…> 可能在decltype(…) 无效的情况下有效：

struct A {int i;};
decltype(std::declval<int A::*>()(std::declval<A>())) // error
std::result_of_t<int A::*(A)> // = int&&, treated as a member access

Demo。（请注意，result_of 从 C++14 开始对 SFINAE 友好，即无效类型会导致与 decltype 一样的平滑推导失败。）

【讨论】：

【解决方案3】：

请一些不是很有经验的 C++ 程序员，让他们猜一猜 sn-ps 的每个代码的作用。

有多少人获得了第一名？有多少人答对了？

给这个操作起一个名字使它更具可读性。

现在请一些稍微有经验的 C++ 程序员，让他们在使用和不使用 result_of 的情况下获取函数调用的结果类型。有多少人做对了？需要多长时间？

这已经是非常重要的元编程了，将其封装起来更容易被 Google 发现，也更容易做对。

另外，第一个版本要短一些。

因此 result_of 非常有用，而且由于标准库本身需要它很多次，因此将它提供给程序员也很简单。

【讨论】：