模板参数是否可以是引用类型？

Question

我已经开始学习 C++，目前我正在尝试开始使用模板，如果我的措辞不是 100% 准确，请多多包涵。

我正在使用以下文献：

• C++ 模板：完整指南（第 2 版）
• 有效的现代 C++：改进 C++11 和 C++14 使用的 42 种特定方法

第一本书看下面的模板函数

template<typename T1, typename T2>
auto max(T1 a, T2 b) -> decltype(b<a?a:b) {
  return b < a ? a : b;
}

并指出此定义有一个缺点，因为 T1 或 T2 可能是引用，因此返回类型可能是引用类型。

然而，第二本书指出，如果 ParamType，在我们的例子中 T1 和 T2 既不是指针也不是引用，这对于我们的例子是正确的，调用表达式的引用部分被忽略。

举例说明

template<typename T>
void f(T param);

int x = 27; // as before
const int cx = x; // as before
const int& rx = x; // as before
f(x); // T's and param's types are both int
f(cx); // T's and param's types are again both int
f(rx); // T's and param's types are still both int

现在我想知道，第一个代码 sn-p 的返回类型怎么可能是引用类型？

Answer 1

他们都是对的：

查看cppinsights中生成的代码

template<typename T1, typename T2>
auto max(T1 a, T2 b) -> decltype(b<a?a:b) {
  return b < a ? a : b;
}

template<typename T1, typename T2>
auto max2(T1 a, T2 b){
  return b < a ? a : b;
}

max(j,i);
max2(j,i);

将“生成”：

template<>
int & max<int, int>(int a, int b)
{
  return b < a ? a : b;
}

template<>
int max2<int, int>(int a, int b)
{
  return b < a ? a : b;
}

问题在于 C++11 -> decltype(b<a?a:b)，如果您删除它（在 C++14 及更多版本中），该函数将不再返回引用

static_assert( is_same_v<decltype(i),int> );
static_assert( is_same_v<decltype((i)),int&> );
static_assert( is_same_v<decltype(i+j),int> );
static_assert( is_same_v<decltype(true?i:j),int&> );

见https://en.cppreference.com/w/cpp/language/operator_other#Conditional_operator

4) 如果 E2 和 E3 是相同类型和相同值类别的glvalues，则结果具有相同类型和值类别[...]

5) 否则，结果为纯右值 [...]

在 C++ 中这意味着：

static_assert( is_same_v<decltype(true?i:j),int&> ); // E2 and E3 are glvalues 
static_assert( is_same_v<decltype(true?i:1),int> ); // Otherwise, the result is a prvalue

Answer 2

因为 T1 或 T2 可能是一个引用，所以返回类型可能是一个引用类型。

我认为这被错误地引用了。返回类型可能是引用类型，但原因不同。

如果您在second book 中走得更远一点。在第 3 项中，您将找到问题的答案。

将 decltype 应用于名称会产生该名称的声明类型。名称通常是 lvalue 表达式，但这不会影响 decltype 的行为。 但是，对于比名称更复杂的左值表达式，decltype 通常会确保报告的类型是左值引用。也就是说，如果名称以外的左值表达式的类型为 T，则 decltype 将该类型报告为 T&。

但是，这种行为的含义值得关注。在

int x = 0;

x 是变量的名称，所以 decltype(x) 是 int。但是将名称 x 括在括号中——“(x)”——会产生一个比名称更复杂的表达式。作为一个名称，x 是一个左值，C++ 也将表达式 (x) 定义为一个左值。 decltype((x)) 因此是 int&。在名称周围加上括号可以更改 decltype 为其报告的类型！

现在剩下的唯一问题是：

b<a?a:b 是左值吗？

来自cppreference

4) 如果 E2 和 E3 是相同类型和相同值的泛左值 类别，则结果具有相同的类型和值类别，并且是 如果 E2 和 E3 中的至少一个是位域，则为位域。

所以a 和b 是左值，如果它们属于同一类型，b<a?a:b 也将是左值。看一个很好的解释here。

这意味着max(1, 2) 调用的返回类型将是int&，而对于max(1, 2.0) 将是int