C++11中如何在成员变量后定义时使用decltype编写成员函数？

如何让以下代码片段在C++11环境下编译通过，且无需将成员变量定义在成员函数之前？把成员变量写在成员函数之前显得很不美观。

原报错代码：

#include <vector>

class Demo
{
public:
    decltype(m_data) foo(){
        return m_data;
    };
private:
    std::vector<int> m_data;
};

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

注：C++14中可通过分离成员函数声明与定义的方式正常运行，代码如下：

#include <vector>

class Demo {
public:
    decltype(auto) foo();
private:
    std::vector<int> m_data;
};

decltype(auto) Demo::foo() {
    return m_data;
}

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

针对C++11的特性限制，提供三种可行方案：

方案1：后置返回类型 + this指针 #

利用C++11的后置返回类型特性，此时->后的表达式处于类的完整作用域内，可通过this->m_data引用后续定义的成员变量：

#include <vector>

class Demo
{
public:
    auto foo() -> decltype(this->m_data) {
        return m_data;
    };
private:
    std::vector<int> m_data;
};

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

核心原理：后置返回类型的语法允许在类成员未完全声明时，通过this指针访问后续定义的成员，编译器能正确推导返回类型。

方案2：分离声明与定义（适配C++11） #

模仿C14的分离写法，用C11支持的语法替代decltype(auto)：

写法A：直接指定返回类型 #

#include <vector>

class Demo {
public:
    std::vector<int> foo();
private:
    std::vector<int> m_data;
};

std::vector<int> Demo::foo() {
    return m_data;
}

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

写法B：用decltype推导类型（避免写死类型） #

借助std::declval（C++11可用）获取类类型的引用，从而推导成员变量的类型：

#include <vector>
#include <utility> // 引入std::declval

class Demo {
public:
    decltype(std::declval<Demo>().m_data) foo();
private:
    std::vector<int> m_data;
};

decltype(std::declval<Demo>().m_data) Demo::foo() {
    return m_data;
}

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

方案3：使用类型别名 #

在类内提前定义成员变量的类型别名，成员函数直接使用别名，成员变量后置：

#include <vector>

class Demo
{
public:
    using DataT = std::vector<int>;
    DataT foo(){
        return m_data;
    };
private:
    DataT m_data;
};

int main() {
    Demo demo;
    auto data = demo.foo();
    return 0;
}

优势：代码可读性高，同时保证类型一致性，后续修改类型只需改动别名定义。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者John