decltype(auto) 有哪些用途？

Question

在 c++14 中引入了 decltype(auto) 成语。

通常它的用途是允许auto 声明在给定表达式上使用decltype 规则。

搜索成语“好的”用法的例子我只能想到以下内容（Scott Meyers），即对于函数的返回类型推导：

template<typename ContainerType, typename IndexType>                // C++14
decltype(auto) grab(ContainerType&& container, IndexType&& index)
{
  authenticateUser();
  return std::forward<ContainerType>(container)[std::forward<IndexType>(index)];
}

还有其他例子可以说明这种新的语言功能有用吗？

Answer 1

泛型代码中的返回类型转发

对于非泛型代码，如您给出的初始示例，您可以手动选择获取引用作为返回类型：

auto const& Example(int const& i) 
{ 
    return i; 
}

但在通用代码中，您希望能够完美地转发返回类型，而不知道您是在处理引用还是值。 decltype(auto) 为您提供了这种能力：

template<class Fun, class... Args>
decltype(auto) Example(Fun fun, Args&&... args) 
{ 
    return fun(std::forward<Args>(args)...); 
}

递归模板中延迟返回类型推导

前几天this Q&A中，当模板的返回类型指定为decltype(iter(Int<i-1>{}))而不是decltype(auto)时，遇到模板实例化过程中的无限递归。

template<int i> 
struct Int {};

constexpr auto iter(Int<0>) -> Int<0>;

template<int i>
constexpr auto iter(Int<i>) -> decltype(auto) 
{ return iter(Int<i-1>{}); }

int main() { decltype(iter(Int<10>{})) a; }

decltype(auto)在这里用于延迟返回类型推导在模板实例化尘埃落定后。

其他用途

您还可以在其他情况下使用decltype(auto)，例如标准草案N3936 还指出

7.1.6.4 自动说明符 [dcl.spec.auto]

1 auto 和 decltype(auto) 类型说明符指定占位符 稍后将被替换的类型，或者通过从 初始化器或通过带有尾随返回类型的显式说明。 auto 类型说明符也用于表示 lambda 是 通用 lambda。

2 占位符类型可以出现在decl-specifier-seq、type-specifier-seq、 转换函数 ID 或尾随返回类型，在此类声明符有效的任何上下文中。如果函数 声明器包括一个尾随返回类型（8.3.5），它指定函数的声明返回类型。 如果函数声明的返回类型包含占位符类型，则函数的返回类型为 从函数体中的 return 语句推导出来。

草案还包含这个变量初始化的例子：

int i;
int&& f();
auto x3a = i;                  // decltype(x3a) is int
decltype(auto) x3d = i;        // decltype(x3d) is int
auto x4a = (i);                // decltype(x4a) is int
decltype(auto) x4d = (i);      // decltype(x4d) is int&
auto x5a = f();                // decltype(x5a) is int
decltype(auto) x5d = f();      // decltype(x5d) is int&&
auto x6a = { 1, 2 };           // decltype(x6a) is std::initializer_list<int>
decltype(auto) x6d = { 1, 2 }; // error, { 1, 2 } is not an expression
auto *x7a = &i;                // decltype(x7a) is int*
decltype(auto)*x7d = &i;       // error, declared type is not plain decltype(auto)

Answer 2

引用here的东西：

• decltype(auto) 主要用于推断转发函数和类似包装器的返回类型，您希望该类型准确地“跟踪”您正在调用的某些表达式。

• 例如，给定以下函数：

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   string  lookup1();
   string& lookup2();

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• 在 C++11 中，我们可以编写以下包装函数来记住保留返回类型的引用性：

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   string  look_up_a_string_1() { return lookup1(); }
   string& look_up_a_string_2() { return lookup2(); }

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• 在 C++14 中，我们可以自动化：

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   decltype(auto) look_up_a_string_1() { return lookup1(); }
   decltype(auto) look_up_a_string_2() { return lookup2(); }

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• 但是，decltype(auto) 并非旨在成为除此之外的广泛使用的功能。

• 特别是，虽然它可以用于声明局部变量，但这样做可能只是一种反模式，因为局部变量的引用性不应依赖于初始化表达式。

• 另外，它对你如何编写 return 语句很敏感。

• 例如，下面两个函数的返回类型不同：

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   decltype(auto) look_up_a_string_1() { auto str = lookup1(); return str; }
   decltype(auto) look_up_a_string_2() { auto str = lookup2(); return(str); }

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• 第一个返回string，第二个返回string&，这是对局部变量str的引用。

从proposal你可以看到更多的预期用途。