为什么 decltype(auto) 不能按预期工作？

Question

#include <type_traits>
#include <utility>

int main()
{
    auto f1 = [](auto&& e) -> auto
    {
        return e;
    };

    auto f2 = [](auto&& e) -> auto&
    {
        return e;
    };

    auto f3 = [](auto&& e) -> auto&&
    {
        return e;
    };

    auto f4 = [](auto&& e) -> decltype(auto)
    {
        return e;
    };

    int n{};

    f1(std::move(n)); // ok
    f2(std::move(n)); // ok
    f3(std::move(n)); // ok
    f4(std::move(n)); // error
}

clang 的错误信息：

错误：对“int”类型的右值引用无法绑定到“int”类型的左值

对我来说，decltype(auto) 只有三种可能的推导类型：

1. auto
2. auto&
3. auto&&

为什么f4 出错而其他三个都正常？

Answer 1

这是GCC bug。

decltype(auto) = e 等价于decltype(e) 并产生e 的声明类型。

auto 用作模板参数，这意味着auto&& 与发明模板参数的T&&（转发引用）相同。

对于f1，返回类型推导出为int。

对于f2，返回类型auto& 等价于T&，推导出T=int 是左值e 的类型，这里你将int& 绑定到@ 987654336@.

对于 f3，请考虑：

auto&& t = n;
static_assert(std::is_same_v<decltype(t), int&>); // true

对于f3 的返回，auto&& 等价于发明的模板参数T&&，它是一个转发引用，它用左值初始化，产生T& 推导出T=int，然后再次。 .. 将int& 绑定到左值e。

现在对于 f4 考虑一下：

int&& r = 9;
static_assert(std::is_same_v<decltype(r), int&&>); // true (1)

decltype(auto) t = r; // fail with the same error you got.

f4 的参数也是一个转发引用T&&，它使用 xvalue std::move(n) 进行初始化，由此推导出T=int 得到一个参数int&& e。一个返回类型为decltype(auto) 和return e 表示实际返回的是decltype(e)，那么如你所见(1) 为真，decltype(e) 同样成立，这意味着f4 的实际返回是int&& ...问题就来了，f4 试图将右值int&& 绑定到左值e，这是被禁止的。

您还可以查看@StoryTeller's answer 了解 GCC 错误。