`decltype(auto)` 变量是否有任何实际的用例？

Question

根据我的个人经验和对What are some uses of decltype(auto)? 等问题的咨询答案，我可以找到很多将decltype(auto) 用作函数返回类型占位符的有价值的用例。

但是，我很难为decltype(auto) 变量想出任何有效的（即有用的、现实的、有价值的）用例。想到的唯一可能性是存储返回decltype(auto) 的函数的结果以供以后传播，但auto&& 也可以在那里使用，而且会更简单。

我什至搜索了我所有的项目和实验，发现 decltype(auto) 出现的 391 次都是返回类型占位符。

那么，decltype(auto) 变量有什么实际的用例吗？或者这个功能只有在用作返回类型占位符时才有用？

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你如何定义“现实”？

我正在寻找一个提供价值的用例（即，它不仅仅是展示该功能如何工作的示例）其中decltype(auto) 是完美的选择，与@987654329 等替代方案相比@ 或根本不声明变量。

问题域无关紧要，它可能是一些晦涩的元编程极端案例或神秘的函数式编程结构。然而，这个例子需要让我去“嘿，这很聪明/漂亮！”并且使用任何其他功能来达到相同的效果需要更多样板或有某种缺点。

Answer 1

本质上，变量的情况与函数的情况相同。我们的想法是，我们将函数调用的结果存储在一个 decltype(auto) 变量中：

decltype(auto) result = /* function invocation */;

那么，result 就是

• 如果结果是纯右值，则为非引用类型，

• 如果结果是左值，则为（可能是 cv 限定的）左值引用类型，或者

• 如果结果是 xvalue，则为右值引用类型。

现在我们需要一个新版本的forward 来区分纯右值大小写和极值大小写：（避免使用名称forward 以防止ADL 问题）

template <typename T>
T my_forward(std::remove_reference_t<T>& arg)
{
    return std::forward<T>(arg);
}

然后使用

my_forward<decltype(result)>(result)

与std::forward不同，该函数用于转发decltype(auto)变量。因此，它不会无条件返回引用类型，应该用decltype(variable)调用，可以是T、T&或T&&，这样就可以区分左值、x值和prvalues。因此，如果result 是

• 非引用类型，然后用非引用T调用第二个重载，返回非引用类型，产生prvalue；

• 一个左值引用类型，然后用T&调用第一个重载，返回T&，得到一个左值；

• 一个右值引用类型，然后用T&&调用第二个重载，并返回T&&，产生一个xvalue。

这是一个例子。考虑你想包装 std::invoke 并在日志中打印一些东西：（示例仅用于说明）

template <typename F, typename... Args>
decltype(auto) my_invoke(F&& f, Args&&... args)
{
    decltype(auto) result = std::invoke(std::forward<F>(f), std::forward<Args>(args)...);
    my_log("invoke", result); // for illustration only
    return my_forward<decltype(result)>(result);
}

现在，如果调用表达式是

• 一个prvalue，那么result是非引用类型，函数返回非引用类型；

• 一个非常量左值，那么result是一个非常量左值引用，函数返回一个非常量左值引用类型；

• 一个const左值，那么result就是一个const左值引用，函数返回一个const左值引用类型；

• 一个xvalue，那么result是一个右值引用类型，函数返回一个右值引用类型。

给定以下函数：

int f();
int& g();
const int& h();
int&& i();

以下断言成立：

static_assert(std::is_same_v<decltype(my_invoke(f)), int>);
static_assert(std::is_same_v<decltype(my_invoke(g)), int&>);
static_assert(std::is_same_v<decltype(my_invoke(h)), const int&>);
static_assert(std::is_same_v<decltype(my_invoke(i)), int&&>);

(live demo, move only test case)

如果改用auto&&，代码将难以区分纯右值和xvalues。

Answer 2

可能不是一个很深的答案，但基本上decltype(auto)was proposed 用于返回类型推导，能够在返回类型实际上是引用时推导引用（与普通的auto相反，它永远不会推断参考，或auto&& 将始终这样做）。

它也可以用于变量声明这一事实并不一定意味着应该有优于其他的场景。实际上，在变量声明中使用decltype(auto) 只会使代码阅读复杂化，因为对于变量声明，is 具有完全相同的含义。另一方面，auto&& 表单允许您声明一个常量变量，而 decltype(auto) 不允许。