decltype(auto) combina il meccanismo di deduzione del tipo di decltype con la comodità della sintassi auto. Mentre auto applica regole di deduzione degli argomenti del template che degradano gli array a puntatori e rimuovono i qualificatori cv e i riferimenti di alto livello, decltype(auto) preserva il tipo esatto dell'espressione inizializzatrice. Nello specifico, se l'espressione è un nome di variabile non racchiusa tra parentesi, decltype restituisce il tipo dichiarato; se si tratta di un'espressione lvalue racchiusa tra parentesi, restituisce un riferimento lvalue. Questo consente alle funzioni di inoltrare perfettamente i loro valori di ritorno senza specificare esplicitamente le espressioni decltype o preoccuparsi delle complessità di collasso dei riferimenti.
Avevamo bisogno di implementare un wrapper generico per un accessore al database che restituisse condizionatamente un riferimento a un record memorizzato nella cache o un valore predefinito appena costruito. Il requisito critico era preservare la semantica esatta del tipo di ritorno: i riferimenti devono rimanere riferimenti per evitare di copiare oggetti di grandi dimensioni, mentre i valori dovrebbero essere spostati o copiati come appropriato.
Una soluzione candidata ha utilizzato un tipo di ritorno esplicito con decltype e std::declval, specificando decltype(std::declval<Accessor>()(key)). Pro: Documenta esplicitamente la trasformazione del tipo e funziona in C++11. Contro: La sintassi è verbosa, richiede il perfetto inoltro degli argomenti a std::declval, e diventa non manutenibile quando si tratta di più overload o logica condizionale.
Un altro approccio ha impiegato auto semplice come tipo di ritorno, assumendo che il compilatore deducesse il tipo appropriato. Pro: È conciso e leggibile. Contro: Auto applica regole di degradazione, convertendo Record& in Record e rimuovendo i qualificatori const, il che causa copie profonde non necessarie e viola la correttezza const quando il chiamante si aspetta un riferimento di sola lettura.
Abbiamo scelto decltype(auto) come tipo di ritorno, che applica le regole di preservazione del tipo di decltype all'espressione restituita. Questa scelta ha eliminato il boilerplate garantendo che i riferimenti lvalue, i qualificatori const e i riferimenti rvalue si propagassero correttamente al chiamante. Il risultato è stato un facciata generica senza sovraccarico che gestisce sia i ritorni per valore che per riferimento senza duplicazioni di codice o conversioni implicite, riducendo la latenza nelle ricerche nella cache ad alta frequenza.
Perché decltype((var)) restituisce un tipo di riferimento lvalue mentre decltype(var) restituisce il tipo dichiarato, e come questo influisce sulle dichiarazioni di ritorno decltype(auto)?
decltype opera secondo due regole distinte: per un'espressione id non racchiusa tra parentesi (come var), produce il tipo dichiarato per quell'entità; per qualsiasi altra espressione, comprese le espressioni racchiuse tra parentesi come (var), restituisce il tipo di quell'espressione, che è un tipo di riferimento lvalue se l'espressione è un lvalue. Quando si utilizza decltype(auto), restituendo (var) si crea un riferimento a una variabile locale, portando a riferimenti sospesi al termine della funzione. Pertanto, è necessario evitare parentesi non necessarie nelle dichiarazioni di ritorno quando si utilizza decltype(auto), poiché le parentesi extra modificano la categoria dell'espressione da un'espressione id a un'espressione lvalue.
Come interagisce decltype(auto) con xvalues (valori in scadenza) rispetto a prvalues?
decltype(auto) preserva le categorie di valore seguendo precisamente la semantica di decltype. Se una funzione restituisce un xvalue (ad esempio, std::move(obj)), decltype(auto) deduce il tipo come riferimento rvalue (T&&), mentre auto dedurrebbe il tipo come T. Questa distinzione è critica quando si implementano funzioni factory di perfect-forwarding che devono preservare la semantica di spostamento dei temporanei restituiti senza forzare copie o richiedere annotazioni esplicite std::move al sito di chiamata.
Cosa succede quando decltype(auto) viene utilizzato con elenchi di inizializzazione racchiusi, e perché differisce dalla deduzione di auto?
Quando inizializzato con un elenco di inizializzazione racchiuso come {1, 2, 3}, auto deduce std::initializer_list<int>, ma decltype(auto) tenta di dedurre l'elenco di inizializzazione racchiuso come tipo, che è un contesto non dedotto per decltype e risulta in codice non valido. Questo impedisce a decltype(auto) di essere utilizzato per restituire elenchi di inizializzazione racchiusi direttamente, a differenza di auto, che può dedurre il temporaneo std::initializer_list. Questa sottile differenza sorge perché decltype preserva esattamente il tipo dell'espressione, inclusi i contesti non dedotti in cui l'espressione non è una variabile o una chiamata di funzione.