C++ decltype 和括号 - 为什么？

Question

该主题之前已讨论过，但这不是重复的。

当有人问到decltype(a)和decltype((a))之间的区别时，通常的回答是 - a是一个变量， (a)是一个表达式。 我觉得这个答案并不令人满意。

首先， a也是一个表达式。 主要表达式的选项包括 -

• （ 表达 ）
• id 表达式

更重要的是，decltype 的措辞非常非常明确地考虑了括号：

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 和 auto (revision 4) (N1705=04-0145) 中有一个声明：

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

但是在Decltype（修订版 6）中：提议的措辞（N2115=06-018）的变化之一是

decltype 中的括号表达式不被视为id-expression 。

措辞没有依据，但我认为这是 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)) ，它将返回值更改为int& ，这使其成为 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。 未加括号的 id 表达式被区别对待。

当存在括号时，所有表达式的常规规则都适用。 类型和值类别被提取并编码在decltype的类型中。

有特殊规定，以便我们可以更轻松地编写有用的代码。 当将decltype应用于（成员）变量的名称时，我们通常不想要某种类型来表示将变量视为表达式时的属性。 相反，我们只需要声明变量的类型，而不必应用大量类型特征来获取它。 这正是decltype指定给我们的。

如果我们确实关心变量作为表达式的属性，那么我们仍然可以通过一对额外的括号轻松获得它。

Answer 3

在 C++11 之前，语言需要工具来获取两种不同类型的信息：

• 表达式的类型
• 声明变量的类型

由于此信息的性质，必须在语言中添加功能（不能在库中完成）。 这意味着新关键字。 该标准本可以为此引入两个新关键字。 例如exprtype获取表达式的类型和decltype获取变量的声明类型。 那将是一个明确、愉快的选择。

然而，标准委员会一直尽最大努力避免在语言中引入新关键字，以尽量减少旧代码的破坏。 向后兼容性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对decltype(id-expression)不同的处理。 这是委员会有意识的决定，一个（小）妥协。