1.2、函数返回类型自动推导（auto函数）
auto：让编译器替你操心
在C++11中，auto关键字已经可以用于变量的类型推导，大大简化了代码。但是，C++11中auto在函数返回值类型推导方面还有些限制。C++14则更进一步，允许我们直接用auto作为函数的返回类型。这意味着，你可以这样写代码：
auto add(int a, int b) {
return a + b;
}编译器会自动推导出add函数的返回类型为int。是不是感觉轻松多了？告别了那些冗长、复杂的类型声明，代码瞬间变得清爽起来。
为什么要引入这个特性？
- • 简化代码： 避免了手动指定返回类型的麻烦，尤其是在模板编程中，返回类型可能非常复杂。
- • 提高效率： 减少了因手动指定错误返回类型而引入的bug。
- • 拥抱泛型： 更好地支持泛型编程，让代码更加灵活、通用。
C++14：auto的进阶之路
C++14对auto的增强，主要体现在函数返回值类型推导上. 简单来说，就是让编译器根据函数体中的return语句，自动推导出函数的返回类型. 这在C++11的基础上，增加了以下功能：
- • 普通函数的返回类型推导：C++14允许非模板函数使用auto作为返回类型，编译器会根据
return语句推导返回类型. - • Lambda表达式的返回类型推导：C++14可以自动推导Lambda表达式的返回类型，即使返回的是引用或右值引用.
- • decltype(auto)：C++14引入了
decltype(auto)，它可以在保留引用和cv限定符的同时推导返回类型，而auto则会去除这些属性。
案例：decltype(auto)的妙用
为了更好地理解auto函数，特别是decltype(auto)的用法，我们来看一个有深度和学习价值的案例。假设我们有一个函数，需要返回一个容器中元素的引用，同时保留其const属性。
#include <iostream>
#include <vector>
const int& get_element(const std::vector<int>& vec, size_t index) {
return vec[index];
}
int main() {
std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
const int& num = get_element(nums, 0);
// num = 10; // 编译错误，num是const int&
std::cout << num << std::endl;
return 0;
}现在，我们想用auto来简化这个函数。如果直接使用auto，会发生什么呢？
#include <iostream>
#include <vector>
auto get_element(const std::vector<int>& vec, size_t index) {
return vec[index];
}
int main() {
std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
auto num = get_element(nums, 0);
num = 10; // OK! num是int类型，进行了拷贝
std::cout << num << std::endl; // 输出10
std::cout << nums[0] << std::endl; // 输出1
return 0;
}可以看到，num的类型变成了int，而不是const int&。这意味着，我们修改num的值，不会影响到原始容器中的元素。这显然不是我们想要的结果。
正确的做法是使用decltype(auto)：
#include <iostream>
#include <vector>
decltype(auto) get_element(const std::vector<int>& vec, size_t index) {
return vec[index];
}
int main() {
std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};
decltype(auto) num = get_element(nums, 0);
// num = 10; // 编译错误，num是const int&
std::cout << num << std::endl; // 输出1
return 0;
}这样，num的类型就是const int&，与原始容器中元素的类型完全一致。
底层细节
decltype(auto)之所以能够保留引用和cv限定符，是因为它使用了decltype的推导规则。decltype会尽可能地保留表达式的原始类型信息，包括引用、const、volatile等。而auto则会忽略这些信息，只推导出最基本的类型。
设计哲学
C++的设计哲学是“零开销抽象”。这意味着，C++希望在提供高级抽象的同时，尽可能地不引入额外的运行时开销。decltype(auto)就是这一哲学的体现。它让我们可以在享受自动类型推导的便利的同时，精确地控制返回类型，避免不必要的类型转换和拷贝。
常见错误使用
虽然auto函数很方便，但也容易踩坑。以下是一些常见的错误使用方式：
- • 多个return语句返回不同类型：如果函数中有多个
return语句，它们返回的类型必须一致，否则编译会报错。
auto func(int x) {
if (x > 0) {
return 1;
} else {
return 1.0; // 错误：返回类型不一致
}
}- • 返回类型无法推导：有些情况下，编译器无法推导出返回类型，例如递归函数在递归调用前没有
return语句。
auto func(int x) {
if (x == 0) {
return 0;
}
return func(x - 1); // 错误：无法推导返回类型
}- • 忽略引用和const属性：如前面的例子所示，直接使用
auto可能会导致返回类型 терять 引用和const属性。 - • 虚函数不能使用auto：虚函数的返回类型不能是
auto。
总结
C++14中的auto函数，是C++11的增强，它让代码更简洁、更灵活。但是，要想用好这个特性，需要理解其背后的原理和适用场景，避开常见的陷阱。希望通过今天的讲解，你能对auto函数有更深入的理解，在实际开发中灵活运用。
本文首发于【讳疾忌医-note】公众号，未经授权，不得转载。
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