c++ - 为什么 decltype(auto) 不能按预期工作？

Question

#include <type_traits>
#include <utility>

int main()
{
    auto f1 = [](auto&& e) -> auto
    {
        return e;
    };

    auto f2 = [](auto&& e) -> auto&
    {
        return e;
    };

    auto f3 = [](auto&& e) -> auto&&
    {
        return e;
    };

    auto f4 = [](auto&& e) -> decltype(auto)
    {
        return e;
    };

    int n{};

    f1(std::move(n)); // ok
    f2(std::move(n)); // ok
    f3(std::move(n)); // ok
    f4(std::move(n)); // error
}

clang 的错误消息:

error : rvalue reference to type 'int' cannot bind to lvalue of type 'int'

对我来说，decltype(auto) 只有三种可能的推导类型:

1. 自动
2. 自动&
3. 自动&&

为什么f4错误，而其他三个都正常？

Answer 1

这是一个 GCC bug 。

decltype(auto) = e 等价于 decltype(e) 并产生 e 的声明类型。

auto 用作模板参数，这意味着 auto&& 与发明的模板参数的 T&&(转发引用)相同。

对于f1，返回类型被推导为int。

对于f2，返回类型auto&相当于T&，并推导出T=int，它是类型左值 e，此处将 int& 绑定(bind)到 e。

对于f3请考虑:

auto&& t = n;
static_assert(std::is_same_v<decltype(t), int&>); // true

对于f3的返回，auto&&相当于发明的模板参数T&&，它是一个转发引用，它用一个左值，产生 T& 并推导出 T=int，然后再次...将 int& 绑定(bind)到左值 e。

现在对于 f4 考虑一下:

int&& r = 9;
static_assert(std::is_same_v<decltype(r), int&&>); // true (1)

decltype(auto) t = r; // fail with the same error you got.

f4的参数也是一个转发引用T&&，用xvalue std::move(n)初始化，由此推导出T=int 产生参数 int&& e。返回类型为 decltype(auto) 和 return e 意味着实际返回是 decltype(e)，那么如您所见 (1 ) 为 true，对于 decltype(e) 也是如此，这意味着 f4 的实际返回是 int&& ...并且有问题，f4 正在尝试将右值 int&& 绑定(bind)到左值 e，这是禁止的。

您还可以查看@StoryTeller's answer针对 GCC 错误。