类型萃取

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类型萃取¹

类型萃取（Type Traits）是 C++11 引入的一组模板，用于在编译时获取类型的属性，就是把类型提取出来。

以一部分函数和关键词为例：

(1) std::is_same_v<T1, T2>

判断 T1 和 T2 是否是同一种类型。

(2) std::is_integral<T>::value

判断 T 是否为整型。

C++14提供一个更好的写法：std::is_integral_v<T>，与其等效。

(3) std::decay<T>::type

C++14中引入了一个更好的写法：std::decay_t<T>，与其等效。

std::decay是一个类型特征，它模仿了函数参数传递时的类型转换规则。

具体来说，std::decay执行以下操作：[^5]

1. 如果T是一个数组类型，它会被转换为指向其首元素的指针。

2. 如果T是一个函数类型，它会被转换为指向该函数的指针。

3. 如果T是一个引用类型，引用部分会被移除。

4. 如果T带有const、volatile或是const volatile限定符，这些限定符会被移除。

简而言之，std::decay “去除”了一个类型的一些属性，例如引用性质和cv限定符（const和volatile），使其成为一个更通用的、”平凡”类型，这通常是用于模板编程中类型推导的场景。

(4) decltype(T)

decltype是一个关键字，它的字面含义是 “declared type”，即 “声明的类型”。它用于查询表达式的类型而不实际计算表达式的值。²

这个关键字在C++11标准中引入，用于在编译时推断表达式的类型，特别是在模板编程和类型推导的上下文中非常有用。

decltype提取了 T 的类型，而不进行任何求值。这意味着decltype(T)的结果是 T 的类型，包括其const/volatile 限定符以及引用性质。

decltype 的常见用法是在创建泛型代码时，你需要根据某个参数或表达式的类型来定义变量，但又不想或不能改变这个表达式的值。例如：

int x = 5;
decltype(x) y = 10; // y的类型为int，因为x的类型是int

更复杂的表达式示例：

int a = 3;
int& b = a;
decltype(b) c = a; // c的类型是int&，因为b的类型是int&

auto f = [](int a, int b) -> int {
    return a * b;
};
decltype(f) g = f; // g的类型是与lambda函数f相同的类型

decltype 的另一个重要用途是在模板元编程和泛型编程中推导返回类型，尤其是在与 auto 结合使用的 trailing return type 语法中：

template <typename X, typename Y>
auto add(X x, Y y) -> decltype(x + y) {
    return x + y; // 使用decltype自动推断返回类型
}

在这个函数模板中，decltype(x + y) 能够根据传递给函数的参数类型推断 add 函数的返回类型。这在C++11 中对于复杂的类型推导非常有帮助，尤其是当函数的返回类型依赖于模板参数的表达式时。

随着 C++14 和C++17 标准的发展，推导返回类型变得更加容易，但 decltype 仍然在需要显式类型信息时发挥着重要作用。

参考文章

1. C++标准库探索：（二）类型萃取 ↩︎

2. 来源：ChatGPT-4 ↩︎