羅朝輝（飄飄白云）

 

【譯】VC10中的C++0x特性 part 3 ：聲明之類型

來源：vcblog 作者：Stephan T. Lavavej 翻譯：飄飄白云  

(轉(zhuǎn)載時(shí)請注明作者和出處。未經(jīng)許可，請勿用于商業(yè)用途)

簡介

本文為 Part 3。

今天我要講 decltype，它讓完美轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)能夠返回任意類型的東西。對編寫高度泛型的人來說這是很有趣的的特性。

返回類型問題

C++98/03 有一個(gè)有意思的盲點(diǎn)：給定一個(gè)像 x * y 的表達(dá)式， x 和 y 是任意類型，你卻沒法知道 x * y 的類型。假如 x 是 Watts 類型的， y 是 Seconds 類型的，那 x * y 的類型可能會是 Joules 類型的。 給定聲明 print(const T& t)，調(diào)用 print( x * y ) ，在這里 T 會被推導(dǎo)為 Joules 類型。但反過來卻不是這樣的：當(dāng)你寫個(gè)函數(shù) multiply(const A& a, const B& b) ，你無法指定它的通用返回類型。即使是實(shí)例化成 multiply<A, B>() ，編譯器也曉得 x * y 的類型，但你就是沒辦法得到那樣的信息（指返回類型）。C++0x 中的關(guān)鍵詞 decltype 掃除了這個(gè)盲點(diǎn)，讓你能夠說“ multiply() 返回 x * y 類型的東西”。（decltype 是 "declared type" 的縮寫，我把它讀作諧音 “speckle type”。）

decltype：模式

下面是一個(gè)完全泛化的封裝 +() 操作符的函數(shù)因子。這個(gè)“加法”因子不是一個(gè)模板，但它有一個(gè)模板函數(shù)，這個(gè)模板函數(shù)帶兩個(gè)任意類型（當(dāng)然是不同類型的）參數(shù)，并把它們想加，然后返回任意類型（可能跟兩個(gè)參數(shù)的類型完全不同）的結(jié)果。

C:\Temp>type plus.cpp

#include <algorithm>

#include <iostream>

#include <iterator>

#include <ostream>

#include <string>

#include <utility>

#include <vector>

using namespace std;

 

struct Plus {

    template <typename T, typename U>

    auto operator()(T&& t, U&& u) const

    -> decltype(forward<T>(t) + forward<U>(u)) {

        return forward<T>(t) + forward<U>(u);

    }

};

 

int main() {

    vector<int> i;

    i.push_back(1);

    i.push_back(2);

    i.push_back(3);

 

    vector<int> j;

    j.push_back(40);

    j.push_back(50);

    j.push_back(60);

    vector<int> k;

    vector<string> s;

    s.push_back("cut");

    s.push_back("flu");

    s.push_back("kit");

 

    vector<string> t;

    t.push_back("e");

    t.push_back("ffy");

    t.push_back("tens");

 

    vector<string> u;

 

    transform(i.begin(), i.end(), j.begin(), back_inserter(k), Plus());

    transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), back_inserter(u), Plus());

 

    for_each(k.begin(), k.end(), [](int n) { cout << n << " "; });

    cout << endl;

 

    for_each(u.begin(), u.end(), [](const string& r) { cout << r << " "; });

    cout << endl;

}

 

C:\Temp>cl /EHsc /nologo /W4 plus.cpp

plus.cpp

 

C:\Temp>plus

41 52 63

cute fluffy kittens

拿 C++98/03 <functional> 中的 std::plus<T> (在 C++0x 沒有變動)來作對比，后者是一個(gè)類模板，你不得不傳遞模板參數(shù)類型來調(diào)用 plus<int>() 和 plus<string>()，重復(fù)聲明一次元素類型。并且后者那個(gè)形式為 T operator()(const T& x, const T& y) 的非模板函數(shù)調(diào)用操作符，如果不借助于隱式類型轉(zhuǎn)換，就不能將兩種不同類型的東西相加，更不用說 3 種不同類型的情況了（譯注：兩個(gè)參數(shù)類型 + 一個(gè)返回類型）。（你可以傳遞 string 和 const char * 類型的實(shí)參來調(diào)用 const plus<string>()，那樣的話就會在串接操作之前，基于第二個(gè)參數(shù)(const char *)構(gòu)建一個(gè)臨時(shí) string，這樣做在性能上不可取）。 再者，因?yàn)樗膮?shù)是 const T& 形式的，這就不能使用 C++0x 的 move 語意來獲得好處。Plus 避免了上述問題：調(diào)用 Plus() 不需要重復(fù)聲明元素的類型，它也可以處理 “3 種” 不同類型的情況，并且它用了完美轉(zhuǎn)發(fā)，因而能夠使用 move 語意。

trailing return type

現(xiàn)在讓我們再來看看這個(gè)模板函數(shù)調(diào)用操作符：

template <typename T, typename U>

auto operator()(T&& t, U&& u) const

-> decltype(forward<T>(t) + forward<U>(u)) {

    return forward<T>(t) + forward<U>(u);

}

這里的 auto 與 for ( auto i = v.begin(); i != v.end(); ++i) 中的含義完全不同, 在 for 中它是指“把用來初始化對象的類型當(dāng)做對象的類型”，而在這里它是指“這個(gè)函數(shù)有 trailing-return-type，只有指定實(shí)參之后，才能確定它返回什么類型”(C++0x 提案 N2857 中把這個(gè)稱作 “late-specified return type”，但它將被重命名為 “trailing-retrun-type”（提案 N2859 ）)。這里看起來和 lambda 函數(shù)是如何指定返回類型的很相似，其實(shí)它們就是一樣的。lambda 函數(shù)的返回類型必須出現(xiàn)在 lambda 導(dǎo)引符 [] 之后（右邊）。在這里，decltype-powered 類型也必須出現(xiàn)在函數(shù)參數(shù) t 和 u 之后（右邊）。autoT 和 U 對它是可見的，但是函數(shù)參數(shù) t 和 u 還不可見，這就是為什么需要 decltype 的原因。（從技術(shù)上來講， decltype(forward<T>(*static_cast<T *>(0)) + forward<U>(*static_cast<U *>(0))） 可以在左邊出現(xiàn)，但那看起來會讓人不舒服）。

至于在返回語句中還要使用與傳給 decltype 的表達(dá)式相同的形式，是為了確保在任何情況下都能正確工作。（突擊測驗(yàn)：為什么 decltype(t + u) 就不對呢？）。這里的重復(fù)是不可避免的，但因?yàn)榧?只出現(xiàn)一次且代碼位置靠近，所以不會有什么危險(xiǎn)。

另一個(gè)例子

考慮到例子的完整性，下面是一個(gè) “3種” 不同類型的示例：

C:\Temp>type mult.cpp

#include <algorithm>

#include <iostream>

#include <iterator>

#include <ostream>

#include <utility>

#include <vector>

using namespace std;

 

struct Multiplies {

    template <typename T, typename U>

    auto operator()(T&& t, U&& u) const

    -> decltype(forward<T>(t) * forward<U>(u)) {

        return forward<T>(t) * forward<U>(u);

    }

};

 

class

public:

    explicit

    int get() const { return m_n; }

private:

    int m_n;

};

 

class Seconds {

public:

    explicit Seconds(const int n) : m_n(n) { }

    int get() const { return m_n; }

private:

    int m_n;

};

 

class Joules {

public:

    explicit Joules(const int n) : m_n(n) { }

    int get() const { return m_n; }

private:

    int m_n;

};

 

Joules operator*(const & w, const Seconds& s) {

    return Joules(w.get() * s.get());

}

 

int main() {

    vector<

    w.push_back(

    w.push_back(

    w.push_back(

 

    vector<Seconds> s;

    s.push_back(Seconds(5));

    s.push_back(Seconds(6));

    s.push_back(Seconds(7));

 

    vector<Joules> j;

 

    transform(w.begin(), w.end(), s.begin(), back_inserter(j), Multiplies());

 

    for_each(j.begin(), j.end(), [](const Joules& r) { cout << r.get() << endl; });

}

 

C:\Temp>cl /EHsc /nologo /W4 mult.cpp

mult.cpp

 

C:\Temp>mult

10

18

28

你可能會問“所有的這些處理真的有必要么”，答案是 Yes ，有必要。我已經(jīng)介紹了完美轉(zhuǎn)發(fā)和 decltype 是如何讓算術(shù)運(yùn)算函數(shù)因子使用起來更容易（不用重復(fù)聲明元素類型），更靈活（可以混合使用不同的參數(shù)和返回類型），更有效率（使用 move 語意）。最重要的是，完美轉(zhuǎn)發(fā)和 decltype 讓你能夠編寫更簡潔明了的代碼，而不靈活和低效的代碼不是簡潔明了的-這點(diǎn)是我們無法忽視的。

高級規(guī)則

decltype 是有一些規(guī)則來驅(qū)動的。然而，如果你遵照上面的模式就沒關(guān)系，能正常工作。我很少那樣說 C++ ，但是在這里是這樣的。

雖然大多數(shù) decltype 應(yīng)用遵循上面介紹的模式，但 decltype 還可以用于其他環(huán)境。在那些情況下，你就用到了 decltype 的高級模式，你應(yīng)該全面地閱讀那些規(guī)則，它們在 C++0x 提案 N2857.2 [dcl.type.simple]/4 中被給出。

等等，還有一些要說的

decltype 是第五個(gè)且是最后一個(gè)添加到VC10中的 C++0x 核心語言特性。雖然VC10 CTP中還沒有，但 VC10 Bata 1中會有。而且 VC10 Beta 1 中還有很多 C++0x 標(biāo)準(zhǔn)庫特性，我會在后續(xù)文章中介紹它們。

Stephan T. Lavavej

Visual C++ Libraries Developer

Published Wednesday, April 22, 2009 10:06 AM by vcblog

翻譯：飄飄白云

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