【译】VC10中的C++0x特性 part 3 ：声明之类型
来源：vcblog 作者：Stephan T. Lavavej 翻译：飘飘白云
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简介
这一系列文章介绍Microsoft Visual Studio 2010 中支持的C++ 0x特性，目前有三部分。
Part 1 ：介绍了Lambdas， 赋予新意义的auto，以及 static_assert；
Part 2( 一 , 二 , 三 )：介绍了右值引用（Rvalue References）；
Part 3：介绍了表达式类型（decltype）
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本文为 Part 3。
今天我要讲 decltype，它让完美转发函数能够返回任意类型的东西。对编写高度泛型的人来说这是很有趣的的特性。
返回类型问题
C++98/03 有一个有意思的盲点：给定一个像 x * y 的表达式， x 和 y 是任意类型，你却没法知道 x * y 的类型。假如 x 是 Watts 类型的， y 是 Seconds 类型的，那 x * y 的类型可能会是 Joules 类型的。 给定声明 print(const T& t)，调用 print( x * y ) ，在这里 T 会被推导为 Joules 类型。但反过来却不是这样的：当你写个函数 multiply(const A& a, const B& b) ，你无法指定它的通用返回类型。即使是实例化成 multiply<A, B>() ，编译器也晓得 x * y 的类型，但你就是没办法得到那样的信息（指返回类型）。C++0x 中的关键词 decltype 扫除了这个盲点，让你能够说“ multiply() 返回 x * y 类型的东西”。（decltype 是 "declared type" 的缩写，我把它读作谐音 “speckle type”。）
decltype：模式
下面是一个完全泛化的封装 +() 操作符的函数因子。这个“加法”因子不是一个模板，但它有一个模板函数，这个模板函数带两个任意类型（当然是不同类型的）参数，并把它们想加，然后返回任意类型（可能跟两个参数的类型完全不同）的结果。
C:\Temp>type plus.cpp
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <ostream>
#include <string>
#include <utility>
#include <vector>
using namespace std;
struct Plus {
template <typename T, typename U>
auto operator()(T&& t, U&& u) const
-> decltype(forward<T>(t) + forward<U>(u)) {
return forward<T>(t) + forward<U>(u);
}
};
int main() {
vector<int> i;
i.push_back(1);
i.push_back(2);
i.push_back(3);
vector<int> j;
j.push_back(40);
j.push_back(50);
j.push_back(60);
vector<int> k;
vector<string> s;
s.push_back("cut");
s.push_back("flu");
s.push_back("kit");
vector<string> t;
t.push_back("e");
t.push_back("ffy");
t.push_back("tens");
vector<string> u;
transform(i.begin(), i.end(), j.begin(), back_inserter(k), Plus());
transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), back_inserter(u), Plus());
for_each(k.begin(), k.end(), [](int n) { cout << n << " "; });
cout << endl;
for_each(u.begin(), u.end(), [](const string& r) { cout << r << " "; });
cout << endl;
}
C:\Temp>cl /EHsc /nologo /W4 plus.cpp
plus.cpp
C:\Temp>plus
41 52 63
cute fluffy kittens
拿 C++98/03 <functional> 中的 std::plus<T> (在 C++0x 没有变动)来作对比，后者是一个类模板，你不得不传递模板参数类型来调用 plus<int>() 和 plus<string>()，重复声明一次元素类型。并且后者那个形式为 T operator()(const T& x, const T& y) 的非模板函数调用操作符，如果不借助于隐式类型转换，就不能将两种不同类型的东西相加，更不用说 3 种不同类型的情况了（译注：两个参数类型 + 一个返回类型）。（你可以传递 string 和 const char * 类型的实参来调用 const plus<string>()，那样的话就会在串接操作之前，基于第二个参数(const char *)构建一个临时 string，这样做在性能上不可取）。 再者，因为它的参数是 const T& 形式的，这就不能使用 C++0x 的 move 语意来获得好处。Plus 避免了上述问题：调用 Plus() 不需要重复声明元素的类型，它也可以处理 “3 种” 不同类型的情况，并且它用了完美转发，因而能够使用 move 语意。
trailing return type
现在让我们再来看看这个模板函数调用操作符：
template <typename T, typename U>
auto operator()(T&& t, U&& u) const
-> decltype(forward<T>(t) + forward<U>(u)) {
return forward<T>(t) + forward<U>(u);
}
这里的 auto 与 for ( auto i = v.begin(); i != v.end(); ++i) 中的含义完全不同, 在 for 中它是指“把用来初始化对象的类型当做对象的类型”，而在这里它是指“这个函数有 trailing-return-type，只有指定实参之后，才能确定它返回什么类型”(C++0x 提案 N2857 中把这个称作 “late-specified return type”，但它将被重命名为 “trailing-retrun-type”（提案 N2859 ）)。这里看起来和 lambda 函数是如何指定返回类型的很相似，其实它们就是一样的。lambda 函数的返回类型必须出现在 lambda 导引符 [] 之后（右边）。在这里，decltype-powered 类型也必须出现在函数参数 t 和 u 之后（右边）。autoT 和 U 对它是可见的，但是函数参数 t 和 u 还不可见，这就是为什么需要 decltype 的原因。（从技术上来讲， decltype(forward<T>(*static_cast<T *>(0)) + forward<U>(*static_cast<U *>(0))） 可以在左边出现，但那看起来会让人不舒服）。
至于在返回语句中还要使用与传给 decltype 的表达式相同的形式，是为了确保在任何情况下都能正确工作。（突击测验：为什么 decltype(t + u) 就不对呢？）。这里的重复是不可避免的，但因为集中-只出现一次且代码位置靠近，所以不会有什么危险。
另一个例子
考虑到例子的完整性，下面是一个 “3种” 不同类型的示例：
C:\Temp>type mult.cpp
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <ostream>
#include <utility>
#include <vector>
using namespace std;
struct Multiplies {
template <typename T, typename U>
auto operator()(T&& t, U&& u) const
-> decltype(forward<T>(t) * forward<U>(u)) {
return forward<T>(t) * forward<U>(u);
}
};
class
public:
explicit
int get() const { return m_n; }
private:
int m_n;
};
class Seconds {
public:
explicit Seconds(const int n) : m_n(n) { }
int get() const { return m_n; }
private:
int m_n;
};
class Joules {
public:
explicit Joules(const int n) : m_n(n) { }
int get() const { return m_n; }
private:
int m_n;
};
Joules operator*(const & w, const Seconds& s) {
return Joules(w.get() * s.get());
}
int main() {
vector<
w.push_back(
w.push_back(
w.push_back(
vector<Seconds> s;
s.push_back(Seconds(5));
s.push_back(Seconds(6));
s.push_back(Seconds(7));
vector<Joules> j;
transform(w.begin(), w.end(), s.begin(), back_inserter(j), Multiplies());
for_each(j.begin(), j.end(), [](const Joules& r) { cout << r.get() << endl; });
}
C:\Temp>cl /EHsc /nologo /W4 mult.cpp
mult.cpp
C:\Temp>mult
10
18
28
你可能会问“所有的这些处理真的有必要么”，答案是 Yes ，有必要。我已经介绍了完美转发和 decltype 是如何让算术运算函数因子使用起来更容易（不用重复声明元素类型），更灵活（可以混合使用不同的参数和返回类型），更有效率（使用 move 语意）。最重要的是，完美转发和 decltype 让你能够编写更简洁明了的代码，而不灵活和低效的代码不是简洁明了的-这点是我们无法忽视的。
高级规则
decltype 是有一些规则来驱动的。然而，如果你遵照上面的模式就没关系，能正常工作。我很少那样说 C++ ，但是在这里是这样的。
虽然大多数 decltype 应用遵循上面介绍的模式，但 decltype 还可以用于其他环境。在那些情况下，你就用到了 decltype 的高级模式，你应该全面地阅读那些规则，它们在 C++0x 提案 N2857.2 [dcl.type.simple]/4 中被给出。
等等，还有一些要说的
decltype 是第五个且是最后一个添加到VC10中的 C++0x 核心语言特性。虽然VC10 CTP中还没有，但 VC10 Bata 1中会有。而且 VC10 Beta 1 中还有很多 C++0x 标准库特性，我会在后续文章中介绍它们。
Stephan T. Lavavej
Visual C++ Libraries Developer
Published Wednesday, April 22, 2009 10:06 AM by vcblog
翻译：飘飘白云
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