【譯】VC10中的C++0x特性 part 3 : 聲明之類型

 

【譯】VC10 中的 C++0x 特性 part 3 : 聲明之類型 

原文來源：vcblog 翻譯：羅朝輝 (http://www.cnblogs.com/kesalin/) 本文遵循“署名-非商業用途-保持一致”創作公用協議

 

簡介 

這一系列文章介紹Microsoft Visual Studio 2010 中支援的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( 1 , 2 )：介紹了右值引用（Rvalue References）； 
Part 3 ：介紹了運算式類型（decltype）

VC10中的C++0x特性 Part 1,2,3 譯文打包下載（doc 和 pdf 格式）： 點此下載

本文是Part 3。

 

今天我要講 decltype ，它讓完美轉寄函數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 有一個有意思的盲點： 給定一個像 x * y 的運算式， 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) ， 調用 print( x * y ) ，在這裡 T 會被推 導為 Joules 類型。但反 過 來卻不是這樣的：當你寫個函數 multiply(const A& a, const B& b) ，你無法指定它的通用傳回型別。即使是 實 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資訊（指傳回型別）。 C++0x 中的關鍵詞 decltype 掃除了這個盲點， 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

下面是一個完全泛化的封裝 +() 操作符的函數因子。 這個 “ 加法 ” 因子不是一個模板，但它有一個模板函數， 這個模板函數帶兩個任意類型（當然是不同類型的）參數，並把它們相加，然後返回任意類型（可能跟兩個參數的類型完全不同）的結 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，後者是一個 類 模板，你不得不 傳遞 模板參數 類型來 調 用 plus<int>() 和 plus<string>() ，重 複 聲明一次元素 類型。並且後者那個形式 為 T operator()(const T& x, const T& y) 的非模板函數 調 用操作符，如果不藉助於 隱 式 類型 轉換 ，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 註：兩個參數 類型 + 一個返回 類型）。（你可以 傳遞 string 和 const char * 類型的 實 參來 調 用 const plus<string>() ，那 樣 的 話 就會在串接操作之前，基於第二個參數 (const char * ) 構建一個 臨時 string ， 這樣 做在效能上不可取）。 再者，因 為 它的參數是 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 用 Plus() 不需要重 複 聲明元素的 類型，它也可以 處 理 “3 種 ” 不同 類型的情況，並且它用了完美 轉寄 ，因而能 夠 使用 move 語 意。

 

trailing return type

 

現 在 讓 我 們 再來看看 這 個模板函數 調 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 裡的 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 類型當做 對 象的 類型 ” ，而在 這 裡它是指 “ 這 個函數有 trailing-return-type ，只有指定 實 參之後，才能確定它返回什 麼類型 ”(C++0x 提案 N2857 中把 這 個稱作 “late-specified return type ” ，但它將被重新命名 為 “trailing-retrun-type ” （提案 N2859 ） ) 。 這 裡看起來和 lambda 函數是如何指定返回 類型的很相似，其 實 它 們 就是一 樣 的。 lambda 函數的返回 類型必 須 出 現 在 lambda 導 引符 [] 之後（右 邊 ）。在 這 裡， decltype-powered 類型也必 須 出 現 在函數參數 t 和 u 之後（右 邊 ）。 autoT 和 U 對 它是可 見 的，但是函數參數 t 和 u 還 不可 見 ， 這 就是 為 什 麼 需要 decltype 的原因。（從技 術 上來 講 ， decltype(forward<T>(*static_cast<T *>(0)) + forward<U>(*static_cast<U *>(0)) ） 可以在左 邊 出 現 ，但那看起來會 讓 人不舒服）。

 

至於在返回 語 句中 還 要使用與 傳給 decltype 的運算式相同的形式，是 為 了確保在任何情況下都能正確工作。（突 擊測驗 ： 為 什 麼 decltype(t + u) 就不 對 呢？）。 這 裡的重 複 是不可避免的，但因 為 集中 - 只出 現 一次且代 碼 位置靠近，所以不會有什 麼 危 險 。

 

另一個例子

考 慮 到例子的完整性，下面是一個 “3 種 ” 不同 類型的樣本：  

 

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 Watts {

public:

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

    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 Watts& w, const Seconds& s) {

    return Joules(w.get() * s.get());

}

 

int main() {

    vector<Watts> w;

    w.push_back(Watts(2));

    w.push_back(Watts(3));

    w.push_back(Watts(4));

 

    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 麼 ” ，答案是 Yes ，有必要。我已 經 介 紹 了完美 轉寄 和 decltype 是如何 讓 算 術 運算函數因子使用起來更容易（不用重 複 聲明元素 類型），更靈活（可以混合使用不同的參數和返回 類型），更有效率（使用 move 語 意）。最重要的是，完美 轉寄 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 點是我 們 無法忽 視 的。

 

高級規則

decltype 是有一些規則來驅動的。然而，如果你遵照上面的模式就沒關係，能正常工作。我很少那樣說 C++ ，但是在這裡是這樣 的。

雖然大多數 decltype 應 用遵循上面介 紹 的模式，但 decltype 還 可以用於其他 環 境。在那些情況下，你就用到了 decltype 的進階模式，你應該 全面地閱讀那些規則 ，它們在 C++0x 提案 N2857   7.1.6 .2 [dcl.type.simple]/4 中被給出。

 

等等，還有一些要說的

decltype 是第五個且是最後一個添加到 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 標準庫特性，我會在後續文章中介紹它們 。

Stephan T. Lavavej

Visual C++ Libraries Developer

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

翻 譯 ： 飄飄白雲

 

( 轉載時請 註明作者和出 處 。未 經許 可， 請 勿用於商 業 用途 )

<全文完>