C++11系列-改進(jìn)的類型推導(dǎo)：auto、decltype和新的函數(shù)語(yǔ)法

C++11系列-改進(jìn)的類型推導(dǎo)：auto、decltype和新的函數(shù)語(yǔ)法

C++11引入了一些新的實(shí)用的類型推導(dǎo)能力，這意味著你可以花費(fèi)更少的時(shí)間去寫(xiě)那些編譯器已經(jīng)知道的東西。當(dāng)然有些時(shí)候你需要幫助編譯器或者你的編程伙伴。但是C++11，你可以在一些乏味的東西上花更少的時(shí)間，而多去關(guān)注邏輯本身。

auto之樂(lè)

我們先快速回顧一下auto，萬(wàn)一你沒(méi)有讀第一篇C++11文章中關(guān)于auto的部分。在C++11中，如果編譯器在定義一個(gè)變量的時(shí)候可以推斷出變量的類型，不用寫(xiě)變量的類型，你只需寫(xiě)auto即可。

int?x?=?4;

現(xiàn)在可以這樣寫(xiě)：

auto?x?=?4;

這當(dāng)然不是auto預(yù)期的用途！它會(huì)在模板和迭代器的配合使用中閃耀光芒：

vectorvec;
auto?itr?=?vec.iterator();

其它時(shí)候auto也會(huì)非常有用。比如，你有一些下面格式的代碼：

templatevoid
makeAndProcessObject?(const?Builder&?builder)
{
????BuiltType?val?=?builder.makeObject();
????//?do?stuff?with?val
}

上面的代碼，我們看到這里需要兩個(gè)模板參數(shù)：一個(gè)是Builder對(duì)象的類型，另一個(gè)是Builder創(chuàng)建出的對(duì)象的類型。糟糕的是創(chuàng)建出的類型無(wú)法被推導(dǎo)出，所以每次你必須這樣調(diào)用：

MyObjBuilder?builder;
makeAndProcessObject(?builder?);

但是auto立即將丑陋的代碼一掃無(wú)余，當(dāng)Builder創(chuàng)建對(duì)象時(shí)不用寫(xiě)特殊代碼了，你可以讓C++幫你做：

templatevoid
makeAndProcessObject?(const?Builder&?builder)
{
????auto?val?=?builder.makeObject();
????//?do?stuff?with?val
}

現(xiàn)在你僅需一個(gè)模板參數(shù)，而且這個(gè)參數(shù)可以在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候輕松推導(dǎo)：

MyObjBuilder?builder;
makeAndProcessObject(?builder?);

這樣更易調(diào)用了，并且沒(méi)丟失可讀性，卻更清晰了。

decltype和新的返回值語(yǔ)法

現(xiàn)在你可能會(huì)說(shuō)auto就這樣嗎，假如我想返回Builder創(chuàng)建的對(duì)象怎么辦？我還是需要提供一個(gè)模板參數(shù)作為返回值的類型。好！這充分證明了標(biāo)準(zhǔn)委員有一群聰明的家伙，對(duì)這個(gè)問(wèn)題他們?cè)缦牒昧艘粋€(gè)完美的解決方案。這個(gè)方案由兩部分組成：decltype和新的返回值語(yǔ)法。

新的返回值語(yǔ)法

讓我們講一下新的返回值語(yǔ)法，這個(gè)語(yǔ)法還能看到auto的另一個(gè)用處。在以前版本的C和C++中，返回值的類型必須寫(xiě)在函數(shù)的前面：

int?multiply(int?x,?int?y);

在C++11中，你可以把返回類型放在函數(shù)聲明的后面，用auto代替前面的返回類型，像這樣：

auto?multiply(int?x,?int?y)?->?int;

但是為什么我要這樣用？讓我們看一個(gè)證明這個(gè)語(yǔ)法好處的例子。一個(gè)包含枚舉的類：

class?Person
{
public:
????enum?PersonType?{?ADULT,?CHILD,?SENIOR?};
????void?setPersonType?(PersonType?person_type);
????PersonType?getPersonType?();
private:
????PersonType?_person_type;
};

我們寫(xiě)了一個(gè)簡(jiǎn)單的類，里面有一個(gè)類型PersonType表明Person是小孩、成人和老人。不做特殊考慮，我們定義這些成員方法時(shí)會(huì)發(fā)生什么？ 第一個(gè)設(shè)置方法，很簡(jiǎn)單，你可以使用枚舉類型PersonType而不會(huì)有錯(cuò)誤：

void?Person::setPersonType?(PersonType?person_type)
{
????_person_type?=?person_type;
}

而第二個(gè)方法卻是一團(tuán)糟。簡(jiǎn)單的代碼卻編譯不過(guò)：

//?編譯器不知道PersonType是什么，因?yàn)镻ersonType會(huì)在Person類之外使用
PersonType?Person::getPersonType?()
{
????return?_person_type;
}

你必須要這樣寫(xiě)，才能使返回值正常工作

Person::PersonType?Person::getPersonType?()
{
????return?_person_type;
}

這可能不算大問(wèn)題，不過(guò)會(huì)容易出錯(cuò)，尤其是牽連進(jìn)模板的時(shí)候。

這就是新的返回值語(yǔ)法引進(jìn)的原因。因?yàn)楹瘮?shù)的返回值出現(xiàn)在函數(shù)的最后，而不是前面，你不需要補(bǔ)全類作用域。當(dāng)編譯器解析到返回值的時(shí)候，它已經(jīng)知道返回值屬于Person類，所以它也知道PersonType是什么。

auto?Person::getPersonType?()?->?PersonType
{
????return?_person_type;
}

好，這確實(shí)不錯(cuò)，但它真的能幫助我們什么嗎？我們還不能使用新的返回值語(yǔ)法去解決我們之前的問(wèn)題，我們能嗎？不能，讓我們介紹新的概念：decltype。

decltype

decltype是auto的反面兄弟。auto讓你聲明了一個(gè)指定類型的變量，decltype讓你從一個(gè)變量（或表達(dá)式）中得到類型。我說(shuō)的是什么？

int?x?=?3;
decltype(x)?y?=?x;?//?相當(dāng)于?auto?y?=?x;

可以對(duì)基本上任何類型使用decltype，包括函數(shù)的返回值。嗯，聽(tīng)起來(lái)像個(gè)熟悉的問(wèn)題，假如我們這樣寫(xiě)：

decltype(?builder.makeObject()?)

我們將得到makeObject的返回值類型，這能讓我們指定makeAndProcessObject的返回類型。我們可以整合進(jìn)新的返回值語(yǔ)法：

templateauto
makeAndProcessObject?(const?Builder&?builder)?->?decltype(?builder.makeObject()?)
{
????auto?val?=?builder.makeObject();
????//?do?stuff?with?val
????return?val;
}

這僅適用于新的返回值語(yǔ)法，因?yàn)榕f的語(yǔ)法下，我們?cè)诼暶骱瘮?shù)返回值的時(shí)候無(wú)法引用函數(shù)參數(shù)，而新語(yǔ)法，所有的參數(shù)都是可訪問(wèn)的。

auto：引用、指針和常量

下面要確定的一個(gè)問(wèn)題是auto如何處理引用：

int&?foo();

auto?bar?=?foo();?//?int&?or?int?

答案是在C++11中，auto處理引用時(shí)默認(rèn)是值類型，所以下面的代碼bar是int。不過(guò)你可以指定&作為修飾符強(qiáng)制它作為引用：

int&?foo();

auto?bar?=?foo();?//?int
auto&?baz?=?foo();?//?int&

不過(guò)，假如你有一個(gè)指針auto則自動(dòng)獲取指針類型：

int*?foo();

auto?p_bar?=?foo();?//?int*

但是你也可以顯式指定表明變量是一個(gè)指針：

int*?foo();
auto?*p_baz?=?foo();?//?int*

當(dāng)處理引用時(shí)，你一樣可以標(biāo)記const，如果需要的話：

int&?foo();

const?auto&?baz?=?foo();?//?const?int&

或者指針：

int*?foo();
const?int*?const_foo();
const?auto*?p_bar?=?foo();?//?const?int*
auto?p_bar?=?const_foo();?//?const?int*

所有這些都很自然，并且這遵循C++模板中類型推導(dǎo)的規(guī)則。