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decltype 是一个怪异的发明。给定一个变量名或者表达式， decltype 会告诉你这个变量名或表达式的类型。 decltype 的返回的类型往往也是你期望的。然而有时候，它提供的结果会使开发者极度抓狂而不得参考其他文献或者在线的Q&A网站。

我们从在典型的情况开始讨论，这种情况下 decltype 不会有令人惊讶的行为。与 templates 和 auto 在类型推导中行为相比（请见条款一和条款二）， decltype 一般只是复述一遍你所给他的变量名或者表达式的类型，如下：

const int i = 0;          // decltype(i) is const intbool f(const Widget& w);  // decltype(w) is const Widget&// decltype(f) is bool(const Widget&)struct Point{
int x, y;                 // decltype(Point::x) is int
};Widget w;                 // decltype(w) is Widgetif (f(w)) ...             // decltype(f(w)) is booltemplate<typename T>      // simplified version of std::vector
class vector {
public:
...
T& operator[](std::size_t index);
...
};vector<int> v;            // decltype(v) is vector<int>
...
if(v[0] == 0)             // decltype(v[0]) is int&

看到没有？毫无令人惊讶的地方。

在C++11中， decltype 最主要的用处可能就是用来声明一个函数模板，在这个函数模板中返回值的类型取决于参数的类型。举个例子，假设我们想写一个函数，这个函数中接受一个支持方括号索引（也就是"[]"）的容器作为参数，验证用户的合法性后返回索引结果。这个函数的返回值类型应该和索引操作的返回值类型是一样的。

操作子 [] 作用在一个对象类型为 T 的容器上得到的返回值类型为 T& 。对 std::deque 一般是成立的，例如，对 std::vector ，这个几乎是处处成立的。然而，对 std::vector<bool> ， [] 操作子不是返回 bool& ，而是返回一个全新的对象。发生这种情况的原理将在条款六中讨论，对于此处重要的是容器的 [] 操作返回的类型是取决于容器的。decltype 使得这种情况很容易来表达。下面是一个模板程序的部分，展示了如何使用 decltype 来求返回值类型。这个模板需要改进一下，但是我们先推迟一下：

template<typename Container, typename Index> // works, but
auto authAndAccess(Container& c, Index i)    // requires
-> decltype(c[i])                            // refinements
{authenticateUser();return c[i];
}

将 auto 用在函数名之前和类型推导是没有关系的。更精确地讲，此处使用了 C++11 的尾随返回类型技术，即函数的返回值类型在函数参数之后声明(“->”后边)。尾随返回类型的一个优势是在定义返回值类型的时候使用函数参数。例如在函数authAndAccess 中，我们使用了 c 和 i 定义返回值类型。在传统的方式下，我们在函数名前面声明返回值类型， c 和 i 是得不到的，因为此时 c 和 i 还没被声明。

使用这种类型的声明， authAndAccess 的返回值就是 [] 操作子的返回值，这正是我们所期望的。

C++11 允许单语句的 lambda 表达式的返回类型被推导，在 C++14 中之中行为被拓展到包括多语句的所有的 lambda·表达式和函数。在上面 authAndAccess 中，意味着在 C++14 中我们可以忽略尾随返回类型，仅仅保留开头的 auto`。使用这种形式的声明， 意味着将会使用类型推导。特别注意的是，编译器将从函数的实现来推导这个函数的返回类型：

template<typename Container, typename Index> // C++14;
auto authAndAccess(Container &c, Index i)    // not quite
{                                            // correctauthenticateUser();return c[i];
}   // return type deduced from c[i]

条款二解释说，对使用 auto 来表明函数返回类型的情况，编译器使用模板类型推导。但是这样是回产生问题的。正如我们所讨论的，对绝大部分对象类型为 T 的容器， [] 操作子返回的类型是 &T , 然而条款一提到，在模板类型推导的过程中,初始表达式的引用会被忽略。思考这对下面代码意味着什么：

std::deque<int> d;
...
authAndAccess(d, 5) = 10; // authenticate user, return d[5],// then assign 10 to it;// this won't compile!

此处， d[5] 返回的是 int& ，但是 authAndAccess 的 auto 返回类型声明将会剥离这个引用，从而得到的返回类型是 int 。 int 作为一个右值成为真正的函数返回类型。上面的代码尝试给一个右值 int 赋值为10。这种行为是在 C++ 中被禁止的，所以代码无法编译通过。

为了让 authAndAccess 按照我们的预期工作，我们需要为它的返回值使用 decltype 类型推导，即指定 authAndAccess 要返回的类型正是表达式 c[i] 的返回类型。 C++ 的拥护者们预期到在某种情况下有使用 decltype 类型推导规则的需求，并将这个功能在 C++14 中通过 decltype(auto) 实现。这使这对原本的冤家（ decltype 和 auto ）在一起完美地发挥作用： auto 指定需要推导的类型， decltype 表明在推导的过程中使用 decltype 推导规则。因此，我们可以重写 authAndAccess 如下：

template<typename Container, typename Index> // C++14; works,
decltype(auto)                               // but still
authAndAccess(Container &c, Index i)         // requires
{                                            // refinementauthenticateUser();return c[i];
}

现在 authAndAccess 的返回类型就是 c[i] 的返回类型。在一般情况下， c[i] 返回 T& ， authAndAccess 就返回 T& ，在不常见的情况下， c[i] 返回一个对象， authAndAccess 也返回一个对象。

decltype(auto) 并不仅限使用在函数返回值类型上。当时想对一个表达式使用 decltype 的推导规则时，它也可以很方便的来声明一个变量：

Widget w;
const Widget& cw = w;
auto myWidget1 = cw;           // auto type deduction// myWidget1's type is Widget
decltype(auto) myWidget2 = cw  // decltype type deduction:// myWidget2's type is// const Widget&

我知道，到目前为止会有两个问题困扰着你。一个是我们前面提到的，对 authAndAccess 的改进。我们在这里讨论。

再次看一下 C++14 版本的 authAndAccess 的声明：

template<typename Container, typename Index>
decltype(auto) anthAndAccess(Container &c, Index i);

这个容器是通过非 const 左值引用传入的，因为通过返回一个容器元素的引用是来修改容器是被允许的。但是这也意味着不可能将右值传入这个函数。右值不能和一个左值引用绑定（除非是 const 的左值引用，这不是这里的情况）。

诚然，传递一个右值容器给 authAndAccess 是一种极端情况。一个右值容器作为一个临时对象，在 anthAndAccess 所在语句的最后被销毁，意味着对容器中一个元素的引用（这个引用通常是 authAndAccess 返回的）在创建它的语句结束的地方将被悬空。然而，这对于传给 authAndAccess 一个临时对象是有意义的。一个用户可能仅仅想拷贝一个临时容器中的一个元素，例如：

std::deque<std::string> makeStringDeque(); // factory function
// make copy of 5th element of deque returned
// from makeStringDeque
auto s = authAndAccess(makeStringDeque(), 5);

支持这样的应用意味着我们需要修改 authAndAccess 的声明来可以接受左值和右值。重载可以解决这个问题（一个重载负责左值引用参数，另外一个负责右值引用参数），但是我们将有两个函数需要维护。避免这种情况的一个方法是使 authAndAccess 有一个既可以绑定左值又可以绑定右值的引用参数，条款24将说明这正是统一引用（ universal reference ）所做的。因此 authAndAccess 可以像如下声明：

template<typename Container, typename Index> // c is now a
decltype(auto) authAndAccess(Container&& c,  // universalIndex i);       // reference

在这个模板中，我们不知道我们在操作什么类型的容器，这也意味着我们等同地忽略了它用到的索引对象的类型。对于一个不清楚其类型的对象使用传值传递通常会冒一些风险，比如因为不必要的复制而造成的性能降低，对象切片的行为问题，被同事嘲笑，但是对容器索引的情况，正如一些标准库的索引（ std::string, std::vector, std::deque 的 [] 操作）按值传递看上去是合理的，因此对它们我们仍坚持按值传递。

然而，我们需要更新这个模板的实现，将 std::forward 应用给统一引用，使得它和条款25中的建议是一致的。

template<typename Container, typename Index> // final
decltype(auto)                               // C++14
authAndAccess(Container&& c, Index i)       // version
{authenticateUser();return std::forward<Container>(c)[i];
}

这个实现可以做我们期望的任何事情，但是它要求使用支持 C++14 的编译器。如果你没有一个这样的编译器，你可以使用这个模板的 C++11 版本。它出了要你自己必须指定返回类型以外，和对应的 C++14 版本是完全一样的，

template<typename Container, typename Index> // final
auto                                         // C++11
authAndAccess(Container&& c, Index i)        // version
-> decltype(std::forward<Container>(c)[i])
{authenticateUser();return std::forward<Container>(c)[i];
}

另外一个容易被你挑刺的地方是我在本条款开头的那句话： decltype 几乎所有时候都会输出你所期望的类型，但是有时候它的输出也会令你吃惊。诚实的讲，你不太可能遇到这种以外，除非你是一个重型库的实现人员。

为了彻底的理解 decltype 的行为，你必须使你自己对一些特殊情况比较熟悉。这些特殊情况太晦涩难懂，以至于很少有书会像本书一样讨论，但是同时也可以增加我们对 decltype 的认识。

对一个变量名使用 decltype 得到这个变量名的声明类型。变量名属于左值表达式，但这并不影响 decltype 的行为。然而，对于一个比变量名更复杂的左值表达式， decltype 保证返回的类型是左值引用。因此说，如果一个非变量名的类型为 T 的左值表达式， decltype 报告的类型是 T& 。这很少产生什么影响，因为绝大部分左值表达式的类型有内在的左值引用修饰符。例如，需要返回左值的函数返回的总是左值引用。

这种行为的意义是值得我们注意的。但是在下面这个语句中

int x = 0;

x 是一个变量名，因此 decltyper(x) 是 int 。但是如果给 x 加上括号"(x)"就得到一个比变量名复杂的表达式。作为变量名， x 是一个左值，同时 C++ 定义表达式 (x) 也是左值。因此 decltype((x)) 是 int& 。给一个变量名加上括号会改变 decltype 返回的类型。

在 C++11 中，这仅仅是个好奇的探索，但是和 C==14 中对 decltype(auto) 支持相结合，函数中返回语句的一个细小改变会影响对这个函数的推导类型。

decltype(auto) f1()
{int x = 0;
...return x; // decltype(x) is int, so f1 returns int
}decltype(auto) f2()
{int x = 0;return (x); // decltype((x)) is int&, so f2 return int&
}

f2 不仅返回值类型与 f1 不同，它返回的是对一个局部变量的引用。这种类型的代码将把你带上一个为定义行为的快速列车-你完全不想登上的列车。

最主要的经验教训就是当使用 decltype(auto) 时要多留心一些。被推导的表达式中看上去无关紧要的细节都可能影响 decltype 返回的类型。为了保证推导出的类型是你所期望的，请使用条款4中的技术。

同时不能更大视角上的认识。当然， decltype （无论只有 decltype 或者还是和 auto 联合使用）有可能偶尔会产生类型推导的惊奇行为，但是这不是常见的情况。一般情况下， decltype 会产生你期望的类型。将 decltype 应用于变量名无非是正确的，因为在这种情况下， decltype 做的就是报告这个变量名的声明类型。