C/C++｜类型推导中的模式匹配

在C++11及以上的相关语法中，特别是在模版元编程的范式里，类型推导是了重中之重。
在 《Effective Modern C++ 》 中第一章主要就是讲各种类型推导。
当然了，谈到类型推导，我们不得不先搞懂类型推导中的模式匹配，这是基础，本博客主要就是论述类型推导中的模式匹配。
随后，本文将直接开始推倒 《Effective Modern C++》 中三大情况的各个例子，展现推导的具体思路

问题定义

函数模版大致形如：

template<typename T>
void f(ParamType param);//一次调用则形如：
f(expr);

在编译期，编译器会通过 expr 推导两个型别，一个是 T 的型别，一个是 ParamType 的型别：

template<typename T>
void f(const T& param); //ParamType 是 const T&//调用语句如下：
int x = 0;
f(x) //以一个 int 调用 f

我们可以依靠直觉就能得出正确答案： T 的型别是 int ，ParamType 的型别是 const int&

模式匹配的相关概念

在刚才，其实我们下意识得就使用了C++语法中的模式匹配：

首先需要明确的是，整个模式匹配行为就是：

对 expr 对型别和 ParamType 的型别执行模式匹配，来决定 T 的型别。

对于以下案例：

template<typename T>
void f(const T& param);int a = 27;
int* x = &a;
f(x);

匹配过程

根据模版类型推导的规则：

1. 明确传递的参数 x 的类型是 int*。
2. 函数参数的类型是 const T&

为了匹配 int* 和 const T&，编译器会去掉参数类型中的 const 和引用符号（为什么能够去掉呢？在文末我会进行解答），然后将剩余的部分与 T 进行匹配：

• 参数的类型是 int*，而函数参数的类型是 const T&
• 去掉 const 和引用后，剩下的类型是 int*。

因此 T 被推导为 int*；
最后我们把 T 套入 ParamType，可知 ParamType 的类型是 const int*&（同 int* const &），即指针的引用，并且还有一个底层 const。

总结

一起来解答之前提出的相关问题吧：

0. 「去掉参数类型中的 const 和引用符号」为什么能去掉他俩呢？

请看下面对引用折叠的相关描述，其实为什么要去掉 const 也是一样的逻辑，如果我们的 ParamType 中不带 const 的话当然不用去掉，但是一旦 ParamType 中带有 const 就应该去掉实参自带的 const 。

1. 「如果 expr 具有引用类型，先将引用部分忽略」为什么引用部分可以忽略呢？

首先我们要明确，引用本身在C++中就是一个类型修饰符，用于表示一个对象的别名(尽管其底层实现是指针)，但是引用的引用是没有意义的。所以编译器在推导类型时会忽略引用部分。
主要就是在C++标准中规定，引用的引用会折叠成一个引用，具体的规则如下：

• T& & 和 T& && 折叠为 T&。我们忽略引用部分就是因为这一条
• T&& & 折叠为 T&
• T&& && 折叠为 T&&