【译】VC10 中的 C++0x 特性 part 3 : 声明之 类 型
来源:vcblog 翻译:飘飘白云 [email protected]
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简介
这一系列文章介绍Microsoft Visual Studio 2010 中支持的C++ 0x特性,目前有三部分。
Part 1 :介绍了Lambdas, 赋予新意义的auto,以及 static_assert;
Part 2( 一 , 二 ):介绍了右值引用(Rvalue References);
Part 3 :介绍了表达式类型(decltype)
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本文是Part 3。
今天我要 讲 decltype ,它 让 完美 转发 函数能 够 返回任意 类 型的 东 西。 对编 写高度泛型的人来 说这 是很有趣的的特性。
返回 类 型 问题
C++98/03 有一个有意思的盲点: 给 定一个像 x * y 的表达式, x 和 y 是任意 类 型,你却没法知道 x * y 的 类 型。假如 x 是 Watts 类 型的, y 是 Seconds 类 型的,那 x * y 的 类 型可能会是 Joules 类 型的。 给 定声明 print(const T& t) , 调 用 print( x * y ) ,在 这 里 T 会被推 导为 Joules 类 型。但反 过 来却不是 这样 的:当你写个函数 multiply(const A& a, const B& b) ,你无法指定它的通用返回 类 型。即使是 实 例化成 multiply<A, B>() , 编译 器也 晓 得 x * y 的 类 型,但你就是没 办 法得到那 样 的信息(指返回 类 型)。 C++0x 中的 关键词 decltype 扫 除了 这 个盲点, 让 你能 够说 “ multiply() 返回 x * y 类 型的 东 西 ” 。( decltype 是 "declared type" 的 缩 写,我把它 读 作 谐 音 “speckle type” 。)
decltype :模式
下面是一个完全泛化的封装 +() 操作符的函数因子。 这 个 “ 加法 ” 因子不是一个模板,但它有一个模板函数, 这 个模板函数 带 两个任意 类 型(当然是不同 类 型的)参数,并把它 们 想加,然后返回任意 类 型(可能跟两个参数的 类 型完全不同)的 结 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 没有 变动 ) 来作 对 比,后者是一个 类 模板,你不得不 传递 模板参数 类 型来 调 用 plus<int>() 和 plus<string>() ,重 复 声明一次元素 类 型。并且后者那个形式 为 T operator()(const T& x, const T& y) 的非模板函数 调 用操作符,如果不借助于 隐 式 类 型 转换 ,就不能将两 种 不同 类 型的 东 西相加,更不用 说 3 种 不同 类 型的情况了( 译 注:两个参数 类 型 + 一个返回 类 型)。(你可以 传递 string 和 const char * 类 型的 实 参来 调 用 const plus<string>() ,那 样 的 话 就会在串接操作之前,基于第二个参数 (const char * ) 构建一个 临时 string , 这样 做在性能上不可取)。 再者,因 为 它的参数是 const T& 形式的, 这 就不能使用 C++0x 的 move 语 意来 获 得好 处 。 Plus 避免了上述 问题 : 调 用 Plus() 不需要重 复 声明元素的 类 型,它也可以 处 理 “3 种 ” 不同 类 型的情况,并且它用了完美 转发 ,因而能 够 使用 move 语 意。
trailing return type
现 在 让 我 们 再来看看 这 个模板函数 调 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);
}
这 里的 auto 与 for ( auto i = v.begin(); i != v.end(); ++i) 中的含 义 完全不同 , 在 for 中它是指 “ 把用来初始化 对 象的 类 型当做 对 象的 类 型 ” ,而在 这 里它是指 “ 这 个函数有 trailing-return-type ,只有指定 实 参之后,才能确定它返回什 么类 型 ”(C++0x 提案 N2857 中把 这 个称作 “late-specified return type ” ,但它将被重命名 为 “trailing-retrun-type ” (提案 N2859 ) ) 。 这 里看起来和 lambda 函数是如何指定返回 类 型的很相似,其 实 它 们 就是一 样 的。 lambda 函数的返回 类 型必 须 出 现 在 lambda 导 引符 [] 之后(右 边 )。在 这 里, decltype-powered 类 型也必 须 出 现 在函数参数 t 和 u 之后(右 边 )。 autoT 和 U 对 它是可 见 的,但是函数参数 t 和 u 还 不可 见 , 这 就是 为 什 么 需要 decltype 的原因。(从技 术 上来 讲 , decltype(forward<T>(*static_cast<T *>(0)) + forward<U>(*static_cast<U *>(0)) ) 可以在左 边 出 现 ,但那看起来会 让 人不舒服)。
至于在返回 语 句中 还 要使用与 传给 decltype 的表达式相同的形式,是 为 了确保在任何情况下都能正确工作。(突 击测验 : 为 什 么 decltype(t + u) 就不 对 呢?)。 这 里的重 复 是不可避免的,但因 为 集中 - 只出 现 一次且代 码 位置靠近,所以不会有什 么 危 险 。
另一个例子
考 虑 到例子的完整性,下面是一个 “3 种 ” 不同 类 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 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
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你可能会 问 “ 所有的 这 些 处 理真的有必要 么 ” ,答案是 Yes ,有必要。我已 经 介 绍 了完美 转发 和 decltype 是如何 让 算 术 运算函数因子使用起来更容易(不用重 复 声明元素 类 型),更灵活(可以混合使用不同的参数和返回 类 型),更有效率(使用 move 语 意)。最重要的是,完美 转发 和 decltype 让 你能 够编 写更 简洁 明了的代 码 ,而不灵活和低效的代 码 不是 简洁 明了的 - 这 点是我 们 无法忽 视 的。
高 级规则
decltype 是有一些 规则 来 驱动 的。然而,如果你遵照上面的模式就没 关 系,能正常工作。我很少那 样说 C++ ,但是在 这 里是 这样 的。
虽 然大多数 decltype 应 用遵循上面介 绍 的模式,但 decltype 还 可以用于其他 环 境。在那些情况下,你就用到了 decltype 的高 级 模式,你 应该 全面地 阅读 那些 规则 ,它 们 在 C++0x 提案 N2857 7.1.6 .2 [dcl.type.simple]/4 中被 给 出。
等等, 还 有一些要 说 的
decltype 是第五个且是最后一个添加到 VC10 中的 C++0x 核心 语 言特性。 虽 然 VC10 CTP 中 还 没有,但 VC10 Bata 1 中会有。而且 VC10 Beta 1 中 还 有很多 C++0x 标 准 库 特性,我会在后 续 文章中介 绍 它 们 。
Stephan T. Lavavej
Visual C++ Libraries Developer
Published Wednesday, April 22, 2009 10:06 AM by vcblog
翻 译 : 飘飘白云
( 转载时请 注明作者和出 处 。未 经许 可, 请 勿用于商 业 用途 )
ß 全文完 à