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C++11之型别推导.md

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C++11之型别推导

C++11 新增 auto 关键字，使得人们不必再写那些冗长的型别，让代码获得更高的适应性，在源代码的一个地方对一个型别实施改动，可通过型别推导传播到其他地方。然而，它也可能导致代码比较难看懂，因为编译器推导出的型别，不像我们认为的那样显而易见。

型别推导涉及的语境不胜枚举：函数模板中、auto 出现的大多数场景中、decltype 表达式中等。这篇文章整理了有关型别推导的知识，解释了模板型别推导如何运作，auto 的推导如何构建在次之上。

模板型别推导

template<typename T>
void f(ParamType param);
f(expr);

以上述代码为例，在编译期，编译器会通过 expr 推导两个型别：一个是 T 的型别，另一个是 ParamType 的型别，这两个型别往往不一样。因为 ParamType 常会包含一些饰词，如 const 或引用符号等。例如：

template<typename T>
void f(const T& param);	//ParamType 是 const T&

int a = 10;
f(a);					//这里T被推导为int，而 ParamType 被推导为 const int&

T 的推导结果，不仅仅依赖 expr 的型别，还依赖 ParamType 的形式。具体要分为三种情况讨论：

  • ParamType 具有指针或引用型别，但不是个万能引用（万能引用解释见 《C++11之右值引用、移动语义和完美转发》这篇文章）。
  • ParamType 是一个万能引用。
  • ParamType 既不是指针也不是引用。
情况一：ParamType 是个指针或引用，但不是万能引用

这种情况的运作规则是：

  1. 若 expr 具有引用型别，先将引用部分忽略。
  2. 然后，对 expr 的型别和 ParamType 的型别执行模式匹配，来决定 T 的型别。

例子如下：

template<typename T>
void f(T& param);
int x = 0;
const kx = x;
const int& rx = x;
f(x);				//T的型别是int，paramtype是int&
f(kx);				//T的型别是const int，paramtype是const int&
f(rx);				//T的型别是const int，paramtype是const int&
情况二：ParamType 是个万能引用

这种情况的运作规则是：

  1. 如果 expr 是个左值，T 和 ParamType 都会被推导为左值引用。
  2. 如果 expr 是个右值，则按情况一处理。

例如：

template<typename T>
void f(T&& param);
int x = 0;
const kx = x;
const int& rx = x;
f(x);				//T的型别是int&，paramtype是int&
f(kx);				//T的型别是const int&，paramtype是const int&
f(rx);				//T的型别是const int&，paramtype是const int&
f(0);				//T的型别是int，paramtype是int&&
情况三：ParamType 既非指针也非引用

这种情况就是所谓的按值传递了，无论传入什么，param 都是个新的对象，因此规则如下：

  1. 若 expr 具有引用型别，将引用部分忽略。
  2. 忽略 expr 的 CV 限定（const/volatile）。

例如：

template<typename T>
void f(T param);
int x = 0;
const kx = x;
const int& rx = x;
f(x);				//T的型别是int，paramtype是int
f(kx);				//T的型别是int，paramtype是int
f(rx);				//T的型别是int，paramtype是int

auto 型别推导

除了在一个例外情况下，auto 型别推导和模板型别推导一样。这里 auto 就扮演模板中 T 的角色，变量的型别饰词扮演 ParamType 的角色。所以这里也分为三种情况：

  • 型别饰词是指针或引用，但不是万能引用。
  • 型别饰词是万能引用。
  • 型别饰词即非指针也非引用。

例如：

auto x = 0;			//情况三，x型别是int
const auto kx = x;	//情况三，kx型别是const int
const auto& rx = x; //情况一，rx型别是const int&
auto&& r = x;		//情况二，r型别是int&
auto&& r2 = kx;		//情况二，r2型别是const int&
auto&& r3 = rx;		//情况二，r3型别是const int&
auto&& r4 = 0;		//情况二，r4型别是int&&

例外情况，C++11 为了支持统一初始化，新增了 {} 初始化，auto 和模板型别推导的唯一区别在于，auto 会假定用大括号初始化代表一个 std::initializer_list，但模板推导不会。

例如：

auto x1 = 0;	//x1 是int
auto x2(0);		//x2 是int
auto x3 = {0};	//x3 是std::initializer_list<int>
auto x4{0};		//x4 是std::initializer_list<int>,C++17 起类型为 int