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C++14语言特性之六:函数返回类型推导和decltype(auto)

gowuye 2024-04-25 04:43 11 浏览 0 评论

Language Feature

Proposal

Available in GCC?

SD-6 Feature Test

Return type deduction for normal functions

N3638

4.8 (N3386)
4.9 (N3638)

__cpp_decltype_auto >= 201304


没出现在C++11中的原因

任何C++用户在了解了C++ 11的auto、lambds和置返回类型的特性后,都会立刻想知道为什么不能在函数声明中写入auto并推导返回类型。这个功能之前在N2954中提出过,但由于时间限制从C++ 11中删除了,因为草案没有解决核心工作组提出的各种问题和担忧。我现在已经在GCC中实现了这个功能,并建议将其添加到C++ 14中。

C++14扩展

C++11允许lambda函数根据return语句的表达式类型推断返回类型。

  • C++14为普通的函数也提供了这个能力。C++14还拓展了原有的规则,使得函数体并不是{return expression;}形式的函数也可以使用返回类型推导。为了启用返回类型推导,函数声明必须将auto作为返回类型,但没有C++11的后置返回类型说明符。
  • 如果函数实现中含有多个return语句,这些表达式必须可以推断为相同的类型。
  • 这样的函数中可以存在递归,但递归调用必须在函数定义中的至少一个return语句之后。
  • C++14增加了decltype(auto)的语法。允许auto的类型声明使用decltype的规则。也即,允许不必显式指定作为decltype参数的表达式,而使用decltype对于给定表达式的推断规则。decltype(auto)的语法也可以用于返回类型推导,只需用decltype(auto)代替auto
  • 禁止虚函数使用auto用于返回类型推导
  • 禁止返回类型推导使用initializer-list
auto f() { return {10} ;}
  • 如果使用返回类型推导,则不能使用返回类型SFINAE
  • 函数不被推导为noexcept

前置声明和重复声明例子

C++11前置声明:

#include <iostream>

struct A {
  auto f()->int; // forward declaration
};
auto A::f() -> int { return 42; }
  
int  main(int argc, char* argv[])
{
    A a;
    std::cout << a.f() << std::endl;
    return 0;
}
 g++ -std=c++11  -o n3638 n3638.cpp
./n3638
42

C++14前置声明:

#include <iostream>

struct A {
  auto f(); // forward declaration
};
auto A::f() { return 42; }
  
int  main(int argc, char* argv[])
{
    A a;
    std::cout << a.f() << std::endl;
    return 0;
}
g++ -std=c++14  -o n3638 n3638.cpp
 ./n3638
42

重复声明:

#include <iostream>

auto f(); // return type is unknown
auto f() { return 42; } // return type is int
auto f(); // redeclaration
//int  f(); // error,  ambiguating new declaration of ‘int f()’
  
int  main(int argc, char* argv[])
{
    std::cout << f() << std::endl;
    return 0;
}

模板:

#include <iostream>

template <class T> auto g(T t); // forward declaration
template <class T> auto g(T t) { return t; } // return type is deduced at instantiation time
template <class T> auto g(T t); // redeclaration
  
template <class T> auto f(T t) { return t; } // #1
template auto f(int); // OK
//template char f(char); // error: template-id ‘f<>’ for ‘char f(char)’ does not match any template declaration
template<> auto f(double); // OK, forward declaration with unknown return type

//template <class T> T f(T t) { return t; } // OK, not functionally equivalent to #1
  
int  main(int argc, char* argv[])
{
    std::cout << g(1) << std::endl;
    std::cout << f(2) << std::endl;
    return 0;
}

多个return语句例子

#include <iostream>

auto iterate(int len)
{
  for (int i = 0; i < len; ++i)
    if (i == 3)
      return i;
  return -1;
}
  
int  main(int argc, char* argv[])
{
    std::cout << iterate(10) << std::endl;
    return 0;
}

递归调用例子

#include <iostream>

auto sum(int i) {
  if (i == 1)
    return i;          // return type deduced to int
  else
    return sum(i-1)+i; // ok to call it now
}

int  main(int argc, char* argv[])
{
    std::cout << sum(10) << std::endl;
    return 0;
}

实例化例子

即使不使用odr,也需要实例化自动函数模板。

#include <iostream>

template <class T> auto f(T t) { return t; } // return type deduced at instantiation time
typedef decltype(f(1)) fint_t; // must instantiate f<int> to deduce return type

int  main(int argc, char* argv[])
{
    fint_t ff = 10;
    std::cout << ff << std::endl;
    return 0;
}

后置返回类型中使用auto例子

#include <iostream>

struct A { static int t; };
auto& f() { return A::t; } // returns by reference
int A::t = 10;


int  main(int argc, char* argv[])
{
    auto v = []()->auto& { return f(); }();
    std::cout << v << std::endl;
    return 0;
}

使用额外的未使用的模板参数来执行SFINAE例子

#include <iostream>

template <class T, class U>
auto min1(T x, U y)
{ return x < y ? x : y; }

template <class T, class U,
          class...,
          class = std::enable_if_t<std::is_integral< T >::value &&
                                   std::is_integral<U>::value>>
auto min2(T x, U y)
{
    return x < y ? x : y;
}

int  main(int argc, char* argv[])
{
    struct foo {};

    //min1(foo{}, foo{}); // error - invalid operands to <
    min1(10, 20);

    //min2(foo{}, foo{}); // error - no matching function min2
    min2(10, 20);

    return 0;
}

decltype(auto) 例子

#include <iostream>

int echo(const char *a, const char *b)
{
    std::cout << a << " " << b <<  std::endl;
    return 2;
}

template<class Fun, class... Args>
decltype(auto) Call(Fun fun, Args&&... args) 
{ 
    return fun(std::forward<Args>(args)...); 
}

int  main(int argc, char* argv[])
{

    Call(echo, "hello","world");
    return 0;
}

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