類型推導(dǎo)：函數(shù)模板與auto

從函數(shù)模板談起

函數(shù)模板的類型推導(dǎo)機制是在C++98時代就有的务冕，auto的類型推導(dǎo)機制與其基本一致墓阀，所以先理解函數(shù)模板類型推倒
函數(shù)模板可以用如下代碼框架表示：

#template<typename T>
void f(PT param);

f(expr);

PT與T的不同之處在于PT相對于T可能有一些飾詞（adornments）主届，如const和引用&。
對于模板類型T的推導(dǎo)是PT和expr共同作用的結(jié)果轩娶。下面分幾種情況討論類型推導(dǎo)的原則：

1）PT是一般的引用或指針

原則：

expr是一個引用（指針）類型暗甥，忽略其引用（指針）部分
expr其他部分去匹配PT得到T的類型。（匹配原則就是如果PT有const則expr的const忽略焚廊，PT無const,expr有冶匹，則添加）

代碼示例如下

//PT是指針或引用類型，expr的引用或指針被忽略 
//PT是T& 
#template<typename T>
void f(T& param);
int x = 11;
const int cx = x;
const int& rx = x;
f(x);  //PT是int&咆瘟， T是int 
f(cx); //PT是const int&嚼隘， T是const int 
f(rx); //PT是const int&， T是const int 


//PT是const T&袒餐，expr中的const被忽略 
#template<typename T>
void f(const T& param);
int x = 11;
const int cx = x;
const int& rx = x;
f(x);  //PT是int&飞蛹， T是int 
f(cx); //PT是const int&须肆， T是int 
f(rx); //PT是const int&， T是int 

//PT是T*桩皿， 
#template<typename T>
void f(T* param);
int x = 11;
const int* px = &x;
f(&x);  //PT是int*豌汇， T是int 
f(px); //PT是const int*， T是const int

總結(jié)如下：

推導(dǎo)總結(jié).png

2）PT是萬能引用（universal reference, ie &&）

注：萬能引用既不是左值引用也不是右值引用泄隔，而是遇左則左拒贱，遇右則右。
原則：

如果expr是左值引用佛嬉，則PT和T均被推導(dǎo)為左值引用（這是所有情況中T被推導(dǎo)為引用的唯一情況）逻澳；
如果expr是右值引用，則與1）情況類似暖呕，即引用被忽略斜做，其余部分去匹配PT。

代碼示例如下：

//PT是T&&湾揽，左值推導(dǎo)為左值引用瓤逼，右值引用忽略 
#template<typename T>
void f(T&& param);
int x = 11;
const int cx = x;
const int& rx = x;
f(x);  //x是左值， PT是int&库物， T是int& 
f(cx); //cx是左值霸旗， PT是const int&， T是const int& 
f(rx); //rx是左值戚揭， PT是const int&诱告， T是const int&
f(11); //11是右值， PT是int&&民晒， T是int

結(jié)果總結(jié)如下表格

PT萬能引用推導(dǎo).png

3)PT既不是指針精居，也不是引用

當(dāng)PT既不是指針，又不是引用（也就是只有T時）潜必，用傳值傳參的方式考慮問題靴姿，可以想清楚推導(dǎo)原則。
所謂傳值傳參（pass by value）意味著拷貝一份新的獨立的對象刮便，但內(nèi)容與原內(nèi)容相同空猜。
所以有如下原則和解釋：：

expr如果是引用绽慈，則忽略引用部分恨旱；
expr的const部分，volatile部分也被忽略坝疼。（傳值傳參拷貝一份新的搜贤，原來是const，不代表新拷貝的就是const）钝凶；
expr存在指向常量的指針（ie const int*）應(yīng)保留仪芒。（指針拷貝了一份新的唁影，但是他指向的內(nèi)容仍然是原來的內(nèi)容，應(yīng)保證那塊內(nèi)容不可變）掂名；

代碼示例如下：

//PT是T 
#template<typename T>
void f(T param);
int x = 11;
const int cx = x;
const int& rx = x;
const char* ptr1 = "C++11";
const char* ptr2 const = "c++14";
f(x);  //PT是int据沈， T是int 
f(cx); //PT是int， T是int 
f(rx); //PT是int饺蔑， T是int 
f(ptr1);//PT是const char*, T是const char* 
f(ptr2);//PT是const char*,T是const char*锌介，指向內(nèi)容保留不可更改，指針本身const被移除猾警。

結(jié)果總結(jié)如下表格

PT既不是指針孔祸，也不是引用.png

補充1）關(guān)于數(shù)組參數(shù)的推導(dǎo)

數(shù)組參數(shù)在c++中可以退化為指針進行傳參，所以補充對數(shù)組參數(shù)的類型推導(dǎo)发皿。
原則：

當(dāng)PT為傳值類型（就是T）時崔慧，推導(dǎo)為退化的指針類型
當(dāng)PT為引用類型（T&）時，推導(dǎo)為帶有數(shù)組大小的明確的數(shù)組類型（如const char[13]）穴墅；

代碼示例如下：

//數(shù)組參數(shù) 
const char name[] = "C++11"; 
#template<typename T>
void f(T param);
f(name); //PT為 const char*,T被推導(dǎo)為const char*  

#template<typename T>
void f(T& param);
f(name); //PT為const char (&)[6], T被推導(dǎo)為const char[6]

數(shù)組參數(shù)的推導(dǎo).png

補充2）關(guān)于函數(shù)參數(shù)的推導(dǎo)

函數(shù)在c++中也可以退化為指針惶室，所以函數(shù)參數(shù)的推導(dǎo)和數(shù)組基本一致。
直接看代碼示例：

void someFunc(int, double); //類型void(int, double) 
#template<Typename T>
void f1(T param); 
f1(someFunc); //PT 為void(*) (int, double), T推導(dǎo)為 void(*) (int, double)玄货； 
#template<Typename T>
void f2(T& param);
f2(SomeFunc); //PT為void(&)(int, double)拇涤， T推導(dǎo)為 void(int, double);

函數(shù)參數(shù)的推導(dǎo).png

函數(shù)模板到auto

auto的類型推導(dǎo)機制與函數(shù)模板類型推導(dǎo)機制幾乎完全一樣，除了一個小的注意點誉结。
回顧函數(shù)模板類型推導(dǎo)的代碼框架：

#template<typename T>
void f(PT param);

f(expr);

推導(dǎo)出T鹅士，需要PT與expr的共同作用。
在帶有auto的表達式中惩坑，auto代表的就是T掉盅，也就是最后要推導(dǎo)出的結(jié)果；等號右邊代表expr以舒；而auto與其飾詞一起趾痘，表示的是PT
注意此時最后更關(guān)心的是PT的類型，也就是式中待推導(dǎo)變量的類型蔓钟。如：

int x = 11永票； 
const auto& rx = x;  //auto代表T, const auto&代表PT, x代表expr

所以第一部分中討論的函數(shù)模板類型推導(dǎo)原則完全適用于auto的類型推導(dǎo)。
給出代碼示例如下：

auto x = 11; //類型3滥沫， auto推導(dǎo)為int
const auto cx = x; // 類型3, auto推導(dǎo)為int, cx類型為int 
const auto& rx = x; //類型1侣集， auto推導(dǎo)為int, rx類型為int& 
auto&& uref1 = x; //左值，auto推導(dǎo)為int&, uref1類型為int& 
auto&& uref2 = cx; //左值兰绣，auto推導(dǎo)為const int&, uref2類型為const int& 
auto&& uref3 = 11; //右值世分，auto推導(dǎo)為int， uref3類型 int&& 
const char name[] = "C++11" ;
auto arr1 = name; // auto推導(dǎo)為const char*, arr1類型const char* 
auto& arr2 = name; //auto推導(dǎo)為const char[6]缀辩， arr2類型為const char(&)[6] 
void someFunc(int, double);
auto func1 = someFunc(); //auto推導(dǎo)為void(*)(int, double)臭埋， func1類型為void(*)(int, double)
auto& func2 = someFunc();//auto推導(dǎo)為void(int, double)踪央，func2類型為void(&)(int, double)

注：

上述原則都是與函數(shù)模板推導(dǎo)一直的原則。一點不同在于函數(shù)模板沒有對于{}的推導(dǎo)瓢阴，這是auto獨有的畅蹂。
使用{}初始化，會被推導(dǎo)為std:initializer_list的相關(guān)類型荣恐。如：
auto x3 = {27}; //推導(dǎo)為std::initializer_list<int>;
在函數(shù)返回類型和lambda表達式參數(shù)中使用auto魁莉，使用的是模板參數(shù)類型推導(dǎo)，而不是auto的類型推導(dǎo)募胃；
也就是在此情況下旗唁，推導(dǎo){}會報錯。如：

auto createList() { //error痹束，模板參數(shù)類型推導(dǎo)不能處理{} 
    return {1,2,3};
}

本文總結(jié)了函數(shù)模板參數(shù)推導(dǎo)检疫，進而推廣到auto的類型推導(dǎo)。