如何从类中获取成员函数的返回类型？

Question

以下程序会产生带有clang 的编译错误，尽管它会传递给其他编译器：

#include <utility>

struct foo
{
  auto bar() -> decltype(0)
  {
    return 0;
  }

  using bar_type = decltype(std::declval<foo>().bar());
};

int main()
{
  return 0;
}

clang 产生：

$ clang -std=c++11 clang_repro.cpp 
clang_repro.cpp:10:48: error: member access into incomplete type 'foo'
  using bar_type = decltype(std::declval<foo>().bar());
                                               ^
clang_repro.cpp:3:8: note: definition of 'foo' is not complete until the closing '}'
struct foo
       ^
1 error generated.

这个程序是否非法，如果是，是否有正确的方法来定义foo::bar_type？

clang详情：

$ clang --version
Ubuntu clang version 3.5-1ubuntu1 (trunk) (based on LLVM 3.5)
Target: x86_64-pc-linux-gnu
Thread model: posix

Answer 1

g++4.9 issues the same error

我不确定这是否是无效代码，因为declval 允许不完整的类型，并且不会评估decltype 中的表达式。
rightføld in his answer 解释得很清楚很好，为什么这段代码无效。

你可以使用std::result_of:

using bar_type = std::result_of<decltype(&foo::bar)(foo)>::type;

实际上是这样实现的：

using bar_type = decltype((std::declval<foo>().*std::declval<decltype(&foo::bar)>())());

这个和问题中的代码的区别是使用了指向成员操作符（.*）而不是成员访问操作符（.），并且它不需要类型是完整的，由这段代码演示：

#include <utility>
struct foo;
int main() {
    int (foo::*pbar)();
    using bar_type = decltype((std::declval<foo>().*pbar)());
}

Answer 2

§7.1.6.2 说：

对于表达式e，decltype(e)表示的类型定义如下：

• 如果e 是未加括号的id 表达式或未加括号的类成员访问(5.2.5)，则decltype(e) 是e 命名的实体的类型。 …
• …

§5.2.5 说：

对于第一个选项（点），第一个表达式应具有完整的类类型。 …

§9.2 说：

在类说明符的结尾 } 处，类被视为完全定义的对象类型 (3.9)（或完整类型）。 …

decltype(std::declval<foo>().bar())（又是std::declval<foo>().bar()）出现在结束}之前，所以foo不完整，所以std::declval<foo>().bar()格式不正确，所以clang是正确的。