【译】VC10中的C++0x特性 part 3 : 声明之类型

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【译】VC10 中的 C++0x 特性 part 3 : 声明之 类型

来源：vcblog 翻译：飘飘白云 kesalin@gmail.com

(转载时请注明作者和出处。未经许可，请勿用于商业用途)

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 )：介绍了右值引用（Rvalue References）；
Part 3 ：介绍了表达式类型（decltype）

VC10中的C++0x特性 Part 1,2,3 译文打包下载（doc 和 pdf 格式）：点此下载

本文是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)) {

return forward<T>(t) + forward(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)) {

return forward<T>(t) + forward(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(*static_cast(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)) {

return forward<T>(t) * forward(u);

}

};

class Watts {

public:

explicit Watts(const int n) : m_n(n) { }

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 Watts& w, const Seconds& s) {

return Joules(w.get() * s.get());

}

int main() {

vector<Watts> w;

w.push_back(Watts(2));

w.push_back(Watts(3));

w.push_back(Watts(4));

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

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 7.1.6 .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

( 转载时请注明作者和出处。未经许可，请勿用于商业用途 )

ß 全文完 à

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2009-06-05 16:59
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