为什么decltype(auto)未返回左值引用，加完美转发lambda后结果不同？

1. 无lambda版本foo返回int的核心原因 #

你对decltype的基础规则存在误解：

• decltype作用于无括号的纯变量名时，推导结果是变量的声明类型，而非根据表达式值类别推导的引用类型。这里a的声明类型是int，所以decltype(a)就是int，不是int&
• 只有decltype((a))（变量名额外包裹一层括号）时，才会按表达式的值类别推导：a是左值，所以decltype((a))结果为int&
decltype(auto)作为返回值的推导规则为：直接将decltype(return后表达式)作为返回类型。无lambda版本中return的是无括号的变量a，所以返回类型推导为int，符合标准规则。

2. 加入完美转发lambda后返回int&的规则组合 #

该结果是「转发引用推导」+「std::forward规则」+「decltype(auto)推导」共同作用的结果：

2.1 转发引用的参数推导 #

调用identity(a)时，a是int类型的左值：

• 转发引用auto&& i接收左值时，auto会被推导为int&
• 参数i的类型为int& &&，经过引用折叠后最终为int&

2.2 std::forward的返回值规则 #

std::forward<decltype(i)>(i)中模板参数为int&：

• 按照std::forward的定义，模板参数为左值引用类型时，返回值就是对应类型的左值引用，即int&

2.3 外层foo的返回值推导 #

此时return后的表达式identity(a)是类型为int&的左值表达式：

• decltype(auto)以decltype(identity(a))作为返回类型，结果为int&，与你观察到的结果一致。

额外提醒：第二个版本的foo返回了局部变量a的引用，属于悬垂引用，是未定义行为，实际开发中需要规避。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bradgonesurfing