【譯】VC10中的C++0x特性 part 3 ：聲明之類型
來(lái)源：vcblog 作者：Stephan T. Lavavej 翻譯：飄飄白云
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簡(jiǎn)介
這一系列文章介紹Microsoft Visual Studio 2010 中支持的C++ 0x特性，目前有三部分。
Part 1 ：介紹了Lambdas， 賦予新意義的auto，以及 static_assert；
Part 2( 一 , 二 , 三 )：介紹了右值引用（Rvalue References）；
Part 3：介紹了表達(dá)式類型（decltype）
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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(duì)編寫高度泛型的人來(lái)說(shuō)這是很有趣的的特性。
返回類型問(wèn)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(méi)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(huì)是 Joules 類型的。 給定聲明 print(const T& t)，調(diào)用 print( x * y ) ，在這里 T 會(huì)被推導(dǎo)為 Joules 類型。但反過(guò)來(lái)卻不是這樣的：當(dāng)你寫個(gè)函數(shù) multiply(const A& a, const B& b) ，你無(wú)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(méi)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(shuō)“ 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(méi)有變動(dòng))來(lái)作對(duì)比，后者是一個(gè)類模板，你不得不傳遞模板參數(shù)類型來(lái)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(shuō) 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(lái)調(diào)用 const plus<string>()，那樣的話就會(huì)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(yǔ)意來(lái)獲得好處。Plus 避免了上述問(wèn)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(yǔ)意。
trailing return type
現(xiàn)在讓我們?cè)賮?lái)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(lái)初始化對(duì)象的類型當(dāng)做對(duì)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(lái)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(duì)它是可見(jiàn)的，但是函數(shù)參數(shù) t 和 u 還不可見(jiàn)，這就是為什么需要 decltype 的原因。（從技術(shù)上來(lái)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(lái)會(huì)讓人不舒服）。
至于在返回語(yǔ)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(cè)驗(yàn)：為什么 decltype(t + u) 就不對(duì)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(huì)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
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你可能會(huì)問(wèn)“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(lái)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(yǔ)意）。最重要的是，完美轉(zhuǎn)發(fā)和 decltype 讓你能夠編寫更簡(jiǎn)潔明了的代碼，而不靈活和低效的代碼不是簡(jiǎn)潔明了的-這點(diǎn)是我們無(wú)法忽視的。
高級(jí)規(guī)則
decltype 是有一些規(guī)則來(lái)驅(qū)動(dòng)的。然而，如果你遵照上面的模式就沒(méi)關(guān)系，能正常工作。我很少那樣說(shuō) 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(jí)模式，你應(yīng)該全面地閱讀那些規(guī)則，它們?cè)?C++0x 提案 N2857.2 [dcl.type.simple]/4 中被給出。
等等，還有一些要說(shuō)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(yǔ)言特性。雖然VC10 CTP中還沒(méi)有，但 VC10 Bata 1中會(huì)有。而且 VC10 Beta 1 中還有很多 C++0x 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)特性，我會(huì)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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