C++11 auto decltype

一、auto 关键字

​作用

auto 允许编译器根据变量的初始化表达式自动推导其类型，无需显式指定。

​C++11 的改进

1. ​基本用法

   auto x = 5;           // x 推导为 int
   auto y = 3.14;        // y 推导为 double
   auto str = "hello";   // str 推导为 const char*

2. ​推导规则

   • auto 会忽略顶层 const 和引用，但保留底层 const：

     const int a = 10;
     auto b = a;         // b 类型为 int（忽略顶层 const）
     const auto c = a;   // c 类型为 const int
     
     int& ref = x;
     auto d = ref;       // d 类型为 int（忽略引用）
     auto& e = ref;      // e 类型为 int&（显式保留引用）

3. ​常见应用场景

   • ​简化迭代器声明：

     std::vector<int> vec{1, 2, 3};
     for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) { /* ... */ }

   • ​范围 for 循环：

     for (auto& elem : vec) { elem *= 2; } // 修改容器元素

   • ​泛型编程：

     template <typename T, typename U>
     auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { return t + u; }

4. ​注意事项

   • auto 变量必须初始化：

     auto value; // 错误：无法推导类型

   • 避免推导为不期望的类型（如 std::initializer_list）：

     auto list = {1, 2, 3}; // list 类型为 std::initializer_list<int>
     //该问题在C++17中得到了修复

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二、decltype 关键字

​作用

decltype(expr) 返回表达式 expr 的类型，保留顶层 const 和引用，且不计算 expr 的值。

将变量的类型声明为表达式指定的类型。

​C++98 的局限性

• 无法直接获取表达式的类型，需依赖类型萃取（如 typeid，但丢失类型信息）。

​C++11 的改进

1. ​基本用法

   int x = 5;
   const int& rx = x;
   decltype(x) a = x;       // a 类型为 int
   decltype(rx) b = x;      // b 类型为 const int&
   decltype(5 + 3.14) c;    // c 类型为 double

2. ​推导规则

   • 若 expr 是变量：返回变量声明类型（包括 const 和引用）。
   • 若 expr 是表达式：返回表达式的结果类型（保留值类别和 const）：

     int i = 0;
     int* p = &i;
     decltype(*p) d = i;    // d 类型为 int&（解引用操作返回左值）
     decltype(i + 0) e;     // e 类型为 int（表达式结果为纯右值）

3. ​常见应用场景

   • ​函数返回类型后置​（结合 auto）：

     template <typename T, typename U>
     auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { return t + u; }

   • ​模板元编程：

     template <typename T>
     auto clone(const T& obj) -> decltype(new T(obj)) {
         return new T(obj);
     }

   • ​保留引用和 const：

     const std::vector<int> vec{1, 2, 3};
     decltype(vec)::value_type x = vec[0]; // x 类型为 const int

4. ​与 auto 的对比

   特性	auto	decltype
   推导依据	初始化表达式	任意表达式或变量
   是否计算表达式	需要初始化（计算）	不计算表达式
   const 和引用处理	忽略顶层 const 和引用	保留所有修饰符

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在C++中，-> 符号在函数声明中用于 ​后置返回类型语法，它允许你将函数的返回类型写在参数列表之后。这种写法主要用于以下场景：

当函数的返回类型依赖于参数时，传统的返回类型前置写法无法直接表达，例如：

// 传统写法（错误示例）：返回类型需要用到参数 t 和 u，但此时它们尚未声明！
decltype(t + u) add(T t, U u) { ... } // 编译报错

通过后置语法，可以先用 auto 占位返回类型，再用 -> 指定实际类型：

// 正确写法：返回类型后置
auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) { ... }

三、声明相关改进

1. ​类型别名模板 (using)

• ​C++98：仅支持 typedef，无法直接定义模板别名。

  typedef std::map<std::string, int> StringIntMap; // 普通类型别名

• ​C++11：支持 using 定义模板别名，更清晰且支持模板参数：

  template <typename T>
  using Vec = std::vector<T>; // 模板别名
  Vec<int> vec{1, 2, 3};

2. ​范围 for 循环

std::vector<int> vec{1, 2, 3};
for (auto& val : vec) { val *= 2; }

3. ​委托构造函数

• ​C++98：构造函数无法直接调用其他构造函数。
• ​C++11：允许构造函数委托：

  class Widget {
  public:
      Widget(int x) : x_(x) {}
      Widget() : Widget(0) {} // 委托给 Widget(int)
  private:
      int x_;
  };

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四、对比总结

特性	C++98	C++11
​变量类型声明	必须显式指定	支持 auto 自动推导
​类型推导	无直接支持	decltype 可推导任意表达式类型
​模板别名	typedef 不支持模板参数	using 支持模板别名
​容器遍历	迭代器显式遍历	范围 for 循环直接访问元素
​构造函数复用	无法委托	支持构造函数委托

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五、注意事项

1. ​auto 推导陷阱：

   auto x = {1}; // x 类型为 std::initializer_list<int>
   auto y{1};    // C++11 中推导为 std::initializer_list<int>
                // C++17 修正为 int

2. ​decltype 与变量名：
   decltype(var) 返回变量声明类型，decltype((var)) 可能返回引用（若 var 是左值）。

3. ​decltype(auto)（C++14）​：
   结合 auto 和 decltype 规则，保留所有修饰符：

   int x = 0;
   decltype(auto) a = x;   // a 类型为 int
   decltype(auto) b = (x); // b 类型为 int&