C++ decltype 和括号 - 为什么？

Question

主题是discussedbefore，但这不是重复的。

当有人问到decltype(a) 和decltype((a)) 的区别时，通常的答案是——a 是一个变量，(a) 是一个表达式。我觉得这个答案不令人满意。

首先，a 也是一个表达式。 primary expression 的选项包括 -

• （表达式）
• id 表达式

更重要的是，decltype considers parentheses very, very explicitly 的措辞：

For an expression e, the type denoted by decltype(e) is defined as follows:
(1.1)  if e is an unparenthesized id-expression naming a structured binding, ...
(1.2)  otherwise, if e is an unparenthesized id-expression naming a non-type template-parameter, ...
(1.3)  otherwise, if e is an unparenthesized id-expression or an unparenthesized class member access, ...
(1.4)  otherwise, ...

所以问题仍然存在。 为什么括号的处理方式不同？是否有人熟悉其背后的技术论文或委员会讨论？对括号的明确考虑导致认为这不是疏忽，所以一定有我遗漏的技术原因。

Answer 1

这不是疏忽。有趣的是，在Decltype and auto (revision 4) (N1705=04-0145)中有这样一句话：

decltype 规则现在明确声明 decltype((e)) == decltype(e)（如 EWG 所建议）。

但在 Decltype (revision 6):建议的措辞 (N2115=06-018) 中，其中一项更改是

decltype 内的Parenthesized-expression 不被视为id-expression。

措辞没有任何理由，但我认为这是对 decltype 的一种扩展，使用了一些不同的语法，换句话说，它旨在区分这些情况。

C++draft9.2.8.4 中显示了它的用法：

const int&& foo();
int i;
struct A { double x; };
const A* a = new A();
decltype(foo()) x1 = 17;        // type is const int&&
decltype(i) x2;                 // type is int
decltype(a->x) x3;              // type is double
decltype((a->x)) x4 = x3;       // type is const double&

真正有趣的是它如何与return 语句一起工作：

decltype(auto) f()
{
    int i{ 0 };
    return (i);
}

我的 Visual Studio 2019 建议我删除多余的括号，但实际上它们变成了 decltype((i))，这会将返回值更改为 int&，这使它成为 UB，因为返回对局部变量的引用。

Answer 2

为什么括号的处理方式不同？

括号没有区别对待。区别对待的是未加括号的 id 表达式。

当括号出现时，all 表达式的常规规则适用。类型和值类别被提取并编码为decltype的类型。

那里有特殊规定，以便我们可以更轻松地编写有用的代码。在将decltype 应用于（成员）变量的名称时，我们通常不希望某些类型在被视为表达式时表示该变量的属性。相反，我们只需要声明变量的类型，而无需应用大量类型特征来获取它。这正是decltype 指定给我们的内容。

如果我们确实关心作为表达式的变量的属性，那么我们仍然可以很容易地得到它，只需要一对额外的括号。

Answer 3

C++11 之前的语言需要工具来获取两种不同的信息：

• 表达式的类型
• 声明变量时的类型

由于这些信息的性质，必须在语言中添加功能（不能在库中完成）。这意味着新的关键字。该标准可能为此引入了两个新关键字。例如exprtype 获取表达式的类型，decltype 获取变量的声明类型。那将是一个明确而快乐的选择。

然而，标准委员会一直尽最大努力避免在语言中引入新的关键字，以尽量减少对旧代码的破坏。向后兼容是该语言的核心理念。

所以在 C++11 中，我们只有一个关键字用于两种不同的事情：decltype。它区分这两种用途的方式是区别对待decltype(id-expression)。这是委员会有意识的决定，是一个（小的）妥协。