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8.8 - 函数的类型推断

Key Takeaway

在 C++14 中，auto 可以被用于函数返回值类型，此时需要保证所有返回值类型是一致的，否则需要进行转换
函数返回值类型使用 auto 的最大缺点这些函数在使用前必须已经完整定义（只有前向声明）是不够的。这也意味着 auto 类型返回值的函数通常只能够在定义它们的文件中使用。
auto add(int x, int y) -> int 后置返回值类型。这种形式可以对齐函数名或是配合 lambda 使用
函数形参的类型不能使用类型推断

考虑下面代码：

int add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

但编译这个函数的时候，编译器可以确定 x + y 的求值结果为 int 类型，然后它会确保函数的返回值类型和该类型匹配（或者返回值的类型可以被转换为函数声明的返回类型）。

因为编译器已经能够从 return 语句推断返回值的类型，所以在 C++14 中，auto 可以被用于函数返回值类型，将 auto 关键字放置在原来用于声明函数返回值类型的地方就可以。

例如：

auto add(int x, int y)
{
    return x + y;
}

由于 return 语句返回的是一个 int 类型的值，则编译器会将函数返回值的类型推断为 int。

当使用 auto 返回值类型是，所有返回值的类型必须是一致的，否则会造成错误，例如：

auto someFcn(bool b)
{
    if (b)
        return 5; // return type int
    else
        return 6.7; // return type double
}

在上面的函数中，由于两个 return 语句返回值的类型不同，所以编译器会提示错误。

如果有些情况下需要使用不同的返回值类型，那么要么你为函数显式地指明返回值类型（此时编译器会将不匹配的返回值进行隐式类型转换），或者你可以显式地将 return 语句的返回值转换成相同的类型。在上面的例子中，我们可以将 5 修改为 5.0，或者对于非字面量的情况还可以使用 static_cast

函数返回值类型使用 auto 的最大缺点这些函数在使用前必须已经完整定义（只有前向声明）是不够的。例如：

#include <iostream>

auto foo();

int main()
{
    std::cout << foo(); // the compiler has only seen a forward declaration at this point
    return 0;
}

auto foo()
{
    return 5;
}

在作者的电脑上会产生如下编译错误：

error C3779: 'foo': a function that returns 'auto' cannot be used before it is defined.

这是理所当然的，因为仅凭前向声明编译器无法对函数的返回值类型进行推断。这也意味着 auto 类型返回值的函数通常只能够在定义它们的文件中使用。

与对象的类型推断不同，对于函数返回类型推断的最佳实践并没有太多共识。当对对象使用类型推断时，初始化式总是作为同一语句的一部分出现，因此确定要推断的类型通常不会太麻烦。对于函数，情况就不是这样了——当查看函数的原型时，没有上下文来帮助指示函数返回的类型。虽然一个优秀的 IDE 应该清楚推断出的函数类型是什么，但在没有这种功能的时候，用户实际上必须深入到函数体本身来确定函数返回的类型。犯错误的几率更高。此外，函数返回值的类型推断不能通过前向声明使用，这也限制了它们在多文件程序中的可用性。

最佳实践

对于一般函数来说，最好使用显式的函数返回值类型而不是类型推断。

后置返回值类型语法

auto 也可以用于后置返回值类型语法，即函数的返回值类型被放置在函数原型的后面。

考虑下面的代码：

int add(int x, int y)
{
  return (x + y);
}

它等价于下面后置返回值语法形式：

auto add(int x, int y) -> int
{
  return (x + y);
}

在这个例子中，auto 不再被用来进行类型推断——它只是后置返回值类型语法的一部分。

这种语法有什么用呢？

这种语法可以帮我们对齐函数名：

auto add(int x, int y) -> int;
auto divide(double x, double y) -> double;
auto printSomething() -> void;
auto generateSubstring(const std::string &s, int start, int len) -> std::string;

此外，一些 C++ 高级特性也需要后置返回值类型语法的支持，例如 lambda 表达式（参见： 12.7 -- Introduction to lambdas (anonymous functions) ）

就目前而言，我们还是建议大家使用传统的函数返回值语法，除非是需要配合一些特殊的特性来使用时。

## 函数形参的类型不能使用类型推断

很多新手程序员在学习过类型推断后，会尝试这样做：

#include <iostream>

void addAndPrint(auto x, auto y)
{
    std::cout << x + y;
}

int main()
{
    addAndPrint(2, 3); // case 1: call addAndPrint with int parameters
    addAndPrint(4.5, 6.7); // case 2: call addAndPrint with double parameters
}

不幸的是，类型推演不适用于函数形参，在++ 20 之前，上面的程序无法编译(会将得到关于函数形参不能具有自动类型的错误)。

在 C++20 中，auto 关键字再次得到了扩展，所以上述程序可以正常编译了。不过，此时 auto 并不是被用做类型推断，而是用于触发函数模板(function template)特性。