C++11中的新关键字：auto与decltype

auto

C++11之前，最无用的关键字

我们知道，在C++11以前，auto关键字的作用是声明函数内的局部变量为自动的变量。也就是说，它的作用是指出当前的变量为局部变量。是不是很多余？在函数里面声明整型局部变量，直接用 int i 就可以了，几乎没有人写成“规范”的 auto int i。所以auto成为了C++11之前最无用的关键字。

但是C++11标准来了，auto以前的作法全部作废。auto在新标准中被赋予新义，被用于自动类型推断。使用它，让编译器通过初始值来替我们去推断变量的类型。显然，auto定义的变量必须赋有初始值。比如：

auto i = 0, *p = &i;//正确：i是整数，p是整形指针auto sz = 0, pi = 3.14;//错误：sz和pi的类型不一致

首先需要明确一点的是，对于引用类型，auto看到的是引用的对象，也就是说，在参与auto判断类型的是引用对象的值，而不是这个引用。但是对于指针，和引用是不一样的，auto看到的仍然是这个指针。其次，auto一般会忽略顶层const，而保留底层const。

举个例子就清楚了：

int i = 0;const int ci = i;const int &cr = ci;const int* icptr = &ci;auto b = ci;//auto是int，即 b是一个整数(ci的顶层const特性被忽略掉了)auto c = cr;//auto是int (虽然cr是底层const，但是auto看的是它实际引用的值，即ci,而ci只是顶层const)auto c1 = icptr;//auto是const int *auto d = &i;//auto是int*，d是一个整形指针，指向iauto e = &ci;//audo等价于const int*(对于常量对象取地址，得到的也是一种底层const)

所以说，如果希望auto推断出的类型具有顶层const属性，则需要手动显示指出：

int i = 0;const auto f = &i;//f的类型为 int * constf++;//error: increment of read-only variable 'f'|

对于auto手动显式指定的引用类型，如下例所示：

const int ci = 0;auto &g = ci;//auto为const int ,g具有底层const属性auto &h = 42;//error：不能为非常量引用绑定字面值auto const &j = 42;//正确：可以为常量引用绑定字面值

对于auto，还有两点要说明：

• auto 不能做为模板参数。

因为auto 需要由初始化表达式来推导类型。尽管Bjarne Stroustrup认为这种用法应该被允许，但是编译器厂商因实现的难度太大而明确予以拒绝。不过，与其写成第一个，为何不直接写成第二个呢？

//1stvector<auto>* autoVector = new vector<int>;//2ndauto autoVector = new vector<int>;

显然，第二个才能体现 auto 的意义和存在价值。

• auto 不能做为函数的参数类型和返回类型。

函数在编译时要name mangling，此时便需要确定参数的类型。声明为 auto 的话就无法确定了。因为函数返回值是右值，所以返回类型更不可以是auto。

decltype

decltype就是 declared type 的缩写。
如果希望表达式的类型去推导出要定义的变量的类型，但是不想用该表达式去初始化变量，那么就要用到C++11中新引入的关键字decltype了。它的作用是选择并返回操作数的数据类型。如下所示：

decltype(func()) sum = x;//sum的类型就是函数func()的返回类型

编译器并不会去调用函数func()，而只是根据func的原型去得到其返回类型。

decltype处理顶层const和引用的方式与auto有些不同。如果decltype使用的表达式是一个变量，则decltype返回该变量的类型，包括顶层const和引用在内。而auto对于引用，看到的是引用指向的对象，同时忽略顶层const。

const int ci = 0,&cj = ci;decltype(ci) x = 0;//x的类型是const intdecltype(cj) y = x;//y的类型是const int&decltype(cj) z;//error：z是一个引用，但未初始化

再次强调一下，注意区别与auto的不同，对于auto来说，引用一直是作为其所指对象的同义词出现的，只有用在decltype处是个例外。

int i = 10;const int& iref = i;decltype(iref) i2ref = i;i2ref++;//error: increment of read-only reference 'i2ref'auto i3ref = iref;i3ref++;//okcout << "i = " << i << endl;cout << "i3ref = " << i3ref << endl;

输出结果为：

i = 10
i3ref = 11

可以看到，i2ref的类型是const int& ，而i3ref的类型是int .

如果decltype使用的表达式不是一个变量，则decltype返回表达式结果对应的类型。如果该表达式是一个左值，则返回引用类型。表达式如果是一个右值，则返回普通类型。
注意，一个变量如果加上一个括号，就变成一个表达式了。

注意区分 ++x 与 x++。前者是左值表达式，后者是右值表达式。前者修改自身值，并返回自身；后者先创建一个临时对像，并用 x 的值赋之，后将修改 x 的值，最后返回临时对像。

左值和右值

说到左值与右值，这里需要区分一下：
在C语言里面，左值可以位于赋值语句的左侧，右值则不能。
但是在C++语言中，二者的区别就没那么简单了。

• 首先，变量是左值。
• 赋值运算符得到的结果仍然是一个左值。
• 取地址运算符作用于一个左值运算对象，返回一个指向该运算对象的指针，这是一个右值。
• 内置解引用运算符、下标运算符、迭代器解引用运算符、string和vector的下标运算符的求值结果都是左值。
• 内置类型和迭代器的递增递减运算符作用于左值运算对象，其前置版本所得结果为左值，其后置版本所得结果为右值。

前导函数 （ Forwarding Function）

最后，还有一个知识点也要讲：前导函数（Forwarding Function），多用于函数模板的返回值类型推导。

如下例中的问题：请问?type? 这个地方应该填入什么？

template<typename T1,class T2>?type? gt(T1 x, T2 y){//some codereturn x+y;}

对于上述模板函数的返回类型，我们似乎可以设置为decltype(x+y)，但是不幸的是，在函数开头处，还未声明x和y，它们不在作用域内。

error: 'x' 'y' was not declared in this scope

因此，必须在声明参数后才能使用decltype(x+y)。

为此，C++引入了一种新的声明和定义函数的语法：

auto func(int x, float y) -> double

也可以写为：

auto func(int x, float y) -> decltype(x+y)

其中，-> double被称为后置返回odga(trailing return type)。

现在，对于刚才那个模板函数碰到的问题，有了解决方案：

template<typename T1,class T2>auto gt(T1 x, T2 y)-> decltype(x+y){//some codereturn x+y;}