面试题：什么是 C++ 中的 auto 和 decltype？

auto 和 decltype 是 C++11 引入的两个关键字，用于简化代码和提高代码的可读性。

它们的主要作用是自动推导变量的类型，但它们的用途和行为有所不同。

`auto` 关键字

1. 作用

auto 用于自动推导变量的类型。
编译器会根据变量的初始化表达式推导出变量的类型。

2. 使用场景

简化复杂类型的声明。
适用于迭代器、lambda 表达式、模板编程等场景。

3. 示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    auto i = 42; // i 的类型推导为 int
    auto d = 3.14; // d 的类型推导为 double
    auto s = "hello"; // s 的类型推导为 const char*

    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    auto it = vec.begin(); // it 的类型推导为 std::vector<int>::iterator

    std::cout << "i: " << i << ", d: " << d << ", s: " << s << std::endl;
    return 0;
}

4. 注意事项

auto 推导的类型会忽略引用和顶层 const。
如果需要保留引用或 const，可以使用 auto& 或 const auto。
示例：

  int x = 10;
  const int& y = x;
  auto z = y; // z 的类型是 int，忽略 const 和引用
  auto& w = y; // w 的类型是 const int&

`decltype` 关键字

1. 作用

decltype 用于推导表达式的类型。
它返回表达式的静态类型，包括引用和 const 修饰符。

2. 使用场景

在需要精确推导表达式类型的场景中使用。
常用于模板编程和返回类型推导。

3. 示例

#include <iostream>
#include <type_traits>

int main() {
    int x = 10;
    const int& y = x;
    decltype(y) z = x; // z 的类型是 const int&

    std::cout << "x: " << x << ", z: " << z << std::endl;
    return 0;
}

4. 注意事项

decltype 会保留表达式的引用和 const 修饰符。
decltype 可以用于推导复杂表达式的类型。
示例：

  int x = 10;
  int* ptr = &x;
  decltype(*ptr) y = x; // y 的类型是 int&

`auto` 和 `decltype` 的区别

特性	`auto`	`decltype`
推导依据	根据初始化表达式推导类型	根据表达式推导类型
引用和 `const`	忽略引用和顶层 `const`	保留引用和 `const`
使用场景	简化变量声明	精确推导表达式类型
示例	`auto x = 42;`	`decltype(expr) x = value;`

结合 `auto` 和 `decltype` 使用

在 C++14 中，auto 和 decltype 可以结合使用，用于推导函数的返回类型。例如：

template<typename T1, typename T2>
auto add(T1 a, T2 b) -> decltype(a + b) {
    return a + b;
}

int main() {
    auto result = add(3, 4.5); // result 的类型推导为 double
    std::cout << "result: " << result << std::endl;
    return 0;
}