C++ 中的 std::declval

在 C++ 模板元编程中，std::declval 是一个必不可少的实用函数，它简化了 decltype 表达式中的类型推导。它能够将任何类型 T 转换为引用类型，从而允许在 decltype 表达式内部使用成员函数，而无需实际实例化对象。

泛型和灵活性在模板编程中至关重要，而 std::declval 解决了这样一种情况：有效的模板参数可能拥有一个具有必要返回类型的成员函数，但却没有一个通用的构造函数。通过生成一个 T 类型的占位符表达式，std::declval 确保了 decltype 能够准确地推导类型，即使在处理无法实例化或直接访问的类型时也是如此。

std::declval 的一个主要特性是它能够处理在特定情况下无法访问或创建的类型。它可以用于不完整类型（例如涉及前向声明的类型）、不可复制/不可移动的类型以及没有默认构造函数的类型。std::decltype 能够从与这些类型关联的成员函数或运算符的预期行为中推断出类型，这是因为 std::declval 生成了一个占位符表达式。

std::declval 的一个常见用例是定义使用 decltype 来确定返回类型的函数。在那些根据模板参数上的成员函数调用来定义返回值的函数中，可以使用 std::declval 来获取这些类型的占位符表达式，decltype 可以利用这些表达式来正确推导返回类型。

语法

它具有以下语法：

参数

• template: std::declval 在这一行被声明为一个函数模板。这意味着 declval 可以与任何类型 T 一起使用，编译器将为其使用的任何类型生成相应的函数版本。
• typename std::add_rvalue_reference::type: 这里指定了 std::declval 的返回类型。通过使用 std::add_rvalue_reference 类型特征，将右值引用添加到 T。这一点至关重要，因为 std::declval 经常在需要“右值”引用的情况下使用。
• declval () noexcept;: 这声明了 declval 函数。它被标记为 noexcept 并且不接受任何参数，表明它不会抛出异常。std::declval 经常在需要 noexcept 的情况下使用，比如在 constexpr 函数中。因此，noexcept 是必需的，以确保它不会引发异常。

返回值

除非 T 是（可能是 cv 限定的）void，在这种情况下返回类型就是 T，否则 std::declval 的返回类型是 T&&，这意味着它返回一个 T 的右值引用。这种返回类型确保了占位符表达式包含正确的值类别（通常是右值引用），从而使 std::decltype 能够在多种场景下可靠地推断类型。

可能的实现

示例

让我们举一个例子来说明 C++ 中的 std::declval。

输出

The value of x is: 1
The value of y is: 0

说明

在此示例中，代码演示了如何使用 C++ 的 decltype 和 std::declval 来确定基于各种结构体（包括 Default 和 NonDefault）的成员函数的返回类型。在 Default 结构体中指定了成员函数 foo()，并使用 decltype 确定其返回类型为 int。由于 NonDefault 结构体中已删除了默认构造函数，因此无法直接将 decltype 与 NonDefault().foo() 一起使用。

另一种方法是使用一种变通方案，即使用 NonDefault{} 创建一个假的 NonDefault 对象，并访问其 foo() 成员来确定返回类型。之后，使用此类型声明变量 y。最终，程序打印 x 和 y 的值，它们是与 foo() 成员调用结果相对应的整数。此代码演示了如何使用 decltype 和 std::declval 来处理 C++ 中涉及不完整或非默认构造类型的情况。