C++11新特性之二：decltype

decltype与auto关键字一样，用于进行编译时类型推导。
decltype实际上有点像auto的反函数，auto可以让你声明一个变量，而decltype则可以从一个变量或表达式中得到类型，例如：

int x = 3;  
decltype(x) y = x;

有人会问，decltype的实用之处在哪里呢，假如有一个加工产品的函数模板：

templatevoid processProduct(const Creator& creator) {  
    auto val = creator.makeObject();  
    // do somthing with val  
}

如果这个函数模板想把加工的产品作为返回值，该怎么办呢？我们可以这样写：

templateauto processProduct(const Creator& creator) -> decltype(creator.makeObject()) {  
    auto val = creator.makeObject();  
    // do somthing with val  
    return val;
}

decltype的历史

decltype是GCC实现的第一个C++ 11新特性。它实际上起源于一个相当古老的GNU扩展关键字——__typeof__。这个非标准关键字也能够在C语言中使用，GNU Compiler Collection的专业用户可能对它更熟悉一些。2008年，GCC 4.3.x就实现了这个特性，同时去除了__typeof__的一些缺点。现在，decltype和__decltype两个关键字在GCC中都适用；前者只能用在C++ 11模式下，后者可以同时应用于C++ 11和 C++ 98模式。__typeof__则已经停止使用。
下面来看看decltype的基本使用。简单来说，decltype关键字用于查询表达式的类型。不过，这只是其基本用法。当这个简单的表述同C++ 11的其它特性结合起来之后，一些意想不到的有趣用法就此产生。
decltype的语法是

decltype ( expression )

这里的括号是必不可少的。根据前面的说法，decltype的作用是“查询表达式的类型”，因此，上面语句的效果是，返回 expression 表达式的类型。注意，decltype 仅仅“查询”表达式的类型，并不会对表达式进行“求值”。

例子

先看一个基础的例子：

const int&& foo();
int i;
struct A { double x; };
const A* a = new A();
 
decltype(foo())  x1;  // const int&&      (1)
decltype(i)      x2;  // int              (2)
decltype(a->x)   x3;  // double           (3)
decltype((a->x)) x4;  // double&          (4)

传统的__typeof__有一个颇为诟病的地方，在于不能很好地处理引用类型。而decltype则没有这个问题，decltype实际上更好地融入了 C++ 11 类型系统。来看一个比较复杂的例子：

int    i;
float  f;
double d;
 
typedef decltype(i + f) type1;  // float
typedef decltype(f + d) type2;  // double
typedef decltype(f < d) type3;  // bool

上面的例子清楚看出，decltype 能够很好地处理类型转换这里问题。或许你会对上面代码中的 (4) 心生疑问。为什么decltype((a->x))会是double&？这是由decltype的推导规则决定的。
decltype推导三规则

1.如果e是一个没有带括号的标记符表达式或者类成员访问表达式（上例中的(2)和(3)），那么的decltype(e)就是e所代表的实体的类型。如果没有这种类型或者e是一个被重载的函数，则会导致编译错误。

2.如果e是一个函数调用或者一个重载操作符调用，那么decltype(e)就是该函数的返回类型（上例中的 (1)）。

3.如果e不属于以上所述的情况，则假设e的类型是T：当e是一个左值时，decltype(e)就是T&；否则（e是一个右值），decltype(e)是T。上例中的(4)即属于这种情况。在这个例子中，e实际是(a->x)，由于有这个括号，因此它不属于前面两种情况，所以应当以本条作为判别依据。而(a->x)是一个左值，因此会返回double &。

通过下面这段代码可以对三个推导规则做进一步了解：

#include#includeusing namespace std;

void Overloaded(int){ };
void Overloaded(char,char){ };//重载函数
const bool Func_1(int){ return true; };
const bool &Func_2(int){ return  true; };

int main()
{
	int i = 4;
	const int j = 5;
	int arr[5] = { 0 };
	int *ptr = arr;
	struct S{ double d; }s;


	//规则一：推导为的其类型
	decltype(arr) var1;               //int[5] 标记符表达式
	decltype(ptr) var2;               //int *  标记符表达式
	decltype(s.d) var3;               //doubel 成员访问表达式
	//decltype(Overloaded(1)) var4;   //重载函数。编译错误。

	//规则二：推导为函数调用的返回类型
	decltype(Func_1(1)) var5 = true;  //bool，这是因为函数返回的是一个纯右值，对于纯右值，
	                                  //只有类类型可以携带CV限定符，其他一般忽略掉CV限定符。
	decltype(Func_2(1)) var6 = true;  //const bool &

	//规则三：左值，推导为类型的引用
	decltype((i))var7 = i;            //int&
	decltype(true ? i : i) var8 = i;  //int&  条件表达式返回左值。
	decltype(++i) var9 = i;           //int&  ++i返回i的左值。
	decltype(arr[5]) var10 = i;       //int&  []操作返回左值
	decltype(*ptr)var11 = i;          //int&  *操作返回左值
	decltype("hello")var12 = "hello"; //const char(&)[6] 字符串字面常量为左值，且为const左值。

	//右值，则推导为本类型
	decltype(1) var13=10;             //int	
	decltype(i++) var14 = i;          //int i++返回右值   

	system("pause");
	return 0;
}

这里需要说明的是，字符串字面值常量是个左值，且是const左值，而非字符串字面值常量则是个右值。
这么多规则，对于我们写代码的来说难免太难记了，特别是规则三。我们可以利用C++11标准库中添加的模板类is_lvalue_reference来判断表达式是否为左值：

std::cout << std::is_lvalue_reference::value << std::endl;

结果1表示为左值，结果为0为非右值。
同样的，也有is_rvalue_reference这样的模板类来判断decltype推断结果是否为右值。