decltype从表达式列表推导类型错误的原因及方案确认

我在测试一段类型可迭代性检测的代码时，编写了如下C++代码：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
 
 namespace Test
 {
    struct MyPtr
    {
        double operator, (int Input)
        {
            std::cout << "Operator, called" << std::endl;
            return 1.0;
        }

        MyPtr operator* ()
        {
            std::cout << "operator* called" << std::endl;
            return *this ;
        }

        MyPtr operator++ ()
        {
            std::cout << "operator++ called" << std::endl;
            return *this;
        }

        MyPtr operator!= (const MyPtr& Other)
        {
            std::cout << "operator!= called" << std::endl;
            return *this;
        }
    };

    struct Foo
    {
        MyPtr Ptr;
    };

    MyPtr begin(Foo& t)
    {
        return t.Ptr;
    }

    MyPtr end(Foo& t)
    {
        return t.Ptr;
    }
 }
 
int main()
{
    std::cout << typeid(decltype(++begin(std::declval<Test::Foo&>()),
                                 *begin(std::declval<Test::Foo&>()), 
                                  std::true_type{})).name() <<std::endl;
}

运行后输出：

d

这里的"d"对应double类型（来自重载的逗号运算符返回值），但decltype中最后一个表达式是std::true_type{}，为什么推导结果不是std::true_type而是逗号运算符的返回类型？

我的推测是：std::true_type可隐式转换为int，而自定义的MyPtr重载了接受int参数的operator,()，因此原decltype表达式等价于：

std::cout << typeid(decltype(++begin(std::declval<Test::Foo&>()),
                             declval<double&>())).name() <<std::endl;

同时我计划将decltype的内容修改为如下代码，以此避免匹配重载的逗号运算符：

std::cout << typeid(decltype(void(++begin(std::declval<Test::Foo&>())),
                             void(*begin(std::declval<Test::Foo&>())), 
                              std::true_type{})).name() <<std::endl;

1. 关于推测的正确性 #

你的推测完全正确，具体原因：

• 当表达式中存在用户重载的逗号运算符时，编译器会优先匹配重载版本，而非使用内置逗号运算符的规则（内置规则是执行左操作数，返回右操作数类型）。
• std::true_type继承自std::integral_constant<bool, true>，可隐式转换为bool，bool又能进一步隐式转换为int，刚好匹配MyPtr::operator,(int)的参数类型。
• 因此整个逗号表达式链的最终结果是该重载运算符的返回值类型double，typeid输出的"d"正是double的类型名缩写。

2. 关于修改方案的正确性 #

这个方案是正确的，核心逻辑是强制触发内置逗号运算符：

• 内置逗号运算符仅在左右操作数无法匹配用户重载的operator,()时才会生效。
• 用void()包裹前两个表达式后，它们的结果被转换为void类型，而重载的逗号运算符无法接收void类型的参数，此时编译器会 fallback 到内置逗号运算符规则：依次执行所有左操作数，最终返回最右侧std::true_type{}的类型。
• 无论是否存在用户重载的逗号运算符，修改后的表达式最终类型都会是std::true_type，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者J.M