C++ 11 的返回值类型后置语法

王晓华-吹泡泡的小猫

于 2025-03-14 11:28:34 发布

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分类专栏：现代 C++ 文章标签：现代 C++ 返回值类型后置

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1 传统的泛型函数返回值处理

C89 的语法对函数定义比较宽松，允许不指定函数返回值类型，编译器会默认函数返回值是 int （default-int）类型。但是 C++ 不允许默认返回值类型，也就是说在 C++ 代码中定义一个函数，必须指定函数的返回值类型。这种强类型语法要求对于保证代码语义的正确性很有帮助，但是也给编写泛型或模板代码带来不小的挑战。因为即使是函数模板也必须遵守这个要求，使得函数返回值如果和模板参数类型有相关性的时候非常难处理。你一定见过类似这样的代码：

template <class R, class U, class T>
R MyAdd(const U& u, const T& t)
{
    return (u + t);
}

int r = MyAdd<int>(4, 9); //int + int
double r = MyAdd<double>(4, 2.1); //int + double

虽然这样也能解决返回值 R 的类型参数化的需求，但是在使用上很繁琐，有多此一举之感。

2 C++ 11 的返回值类型后置

C++ 11 引入了一种新的语法形式，就是返回值类型后置（trailing-return-type）语法，也被称为跟踪返回值类型语法或后置返回值类型。可以借助返回值类型后置语法，配合 decltype() 对上一节的例子进行简化。返回值类型后置还可以用于普通的函数定义和 lambda 函数，应对复杂返回值类型，提高代码可读性，还可以借助 decltype() 实现返回值类型的自动推导。

2.1 用于泛型函数

返回值类型后置语法对于泛型函数非常有用，返回值类型后置通常结合 auto 和 decltype() 一起使用，比如上一节介绍的 MyAdd<>() 函数，可以这样实现：

template <class U, class T>
auto MyAdd(const U& u, const T& t) ->decltype(u+t)
{
    return (u + t);
}

在使用的时候不再需要通过模板参数指定返回值类型：

int r = MyAdd(4, 9); 
double r = MyAdd(4, 2.1); //自动提升为 double

2.2 用于 lambda 函数

返回值类型后置语法不仅解决了泛型函数定义难题，还能让 lambda 函数的定义在形式上更自然。lambda 函数的返回值类型一般可由编译期自动推导，比如：

auto Func = [&a](int b) { return (a + b); };

若捕捉的外部变量 a 定义为 int 时，Func 的类型就是：int Func(int)，返回值类型是 int：

int a = 10;
std::cout << "Func(3) = " << Func(3) << std::endl;  //输出 13

若捕捉的外部变量 a 定义为 double 时（a+b 会做数据类型提升），Func 的类型就是：double Func(int)，返回值类型是 double：

double a = 10.6;
std::cout << "Func(3) = " << Func(3) << std::endl;  //输出 13.6

当然，也可以通过返回值类型后置语法给这个 Lambda 函数指定 int 作为返回值类型，若 a 为 double 类型，则 a+b 的计算提升为 double 类型后再返回整数取整运算后的结果，则数据截断处理：

auto Func = [&a](int b) ->int { return (a + b); };

2.3 用于普通函数

大多数情况下，普通函数的返回值都可以准确推定，所以用不到返回值类型后置语法，但是对于一些返回值类型比较特殊情况，用返回值类型后置能使代码更容易理解，比如这个返回值是函数指针的例子：

int (*Foo(char* name))(double)
{
    return nullptr;
}

这是一个令人毛骨悚然的函数定义，看不懂这个的人是不敢称自己精通 C/C++ 语言。但是对于大多数开发人员来说，这样做没必要，很多开发团队也会禁止这样的语法使用，因为有更容易理解的替代方案，那就是 typedef：

typedef int (*FuncPtr)(double);

FuncPtr Foo(char* name)
{
    return nullptr;
}

用 typedef 的缺点就是麻烦一点，需要多写一行函数指针的类型定义，现在有了返回值类型后置语法，typedef 这一行就可以省了：

auto Foo3(char* name) -> int (*)(double)
{
    return nullptr;
}

并且代码的可读性没有降低，从某种程度上说，还提高了代码的可读性。

3 C++ 14 的改进

C++ 14 的改进就是可以在模板参数中使用 auto，然后配合 decltype() 实现类型的自动推导，在一定程度上可以省去后置返回值类型的形式，这样更省事儿了。

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