Для чего используется ключевое слово decltype в C++?

decltype используется для получения типа выражения.

Основные случаи применения:

• Определение возвращаемого типа функции после списка параметров ( trailing return type ):

  template<typename T, typename U>
  auto add(T t, U u) -> decltype(t + u) {
      return t + u;
  }
  

  Это позволяет определить тип возвращаемого значения на основе выражения, включающего параметры функции.

• Получение типа переменной:

  int x = 10;
  decltype(x) y; // y имеет тип int
  

• Получение типа выражения (не обязательно переменной):

  const int ci = 0;
  decltype(ci) z; // z имеет тип const int
  
  struct S { double d; };
  S s;
  decltype(s.d) val; // val имеет тип double
  
  int arr[5];
  decltype(arr[0]) elem; // elem имеет тип int
  
  int& ref_int();
  decltype(ref_int()) r = ref_int(); // r имеет тип int&
  

• В шаблонном метапрограммировании: Позволяет определять типы внутри шаблонных конструкций.

• Связь с категорями выражений ( lvalue/rvalue ):

  • Если выражение является lvalue, decltype(expr) возвращает тип T& для типа T.
  • Если выражение является rvalue, decltype(expr) возвращает тип T для типа T.
  • Исключение: если выражение является некруглыми скобками заключенным именем переменной или членом класса, decltype возвращает его объявленный тип (T), независимо от того, является ли оно lvalue.

  int i = 0;
  decltype(i) t1;     // int (имя переменной)
  decltype((i)) t2;   // int& (lvalue выражение в скобках)
  
  int&& rv_ref = 5;
  decltype(rv_ref) t3; // int&& (имя переменной ссылочного типа)
  decltype((rv_ref)) t4; // int&& (lvalue выражение ссылочного типа в скобках)
  

decltype вычисляет тип выражения во время компиляции, не вычисляя само выражение.