具有在编译时确定的参数数量的 Lambda 函数

Posted 2023-04-18

【中文标题】具有在编译时确定的参数数量的 Lambda 函数

【英文标题】：Lambda function with number of arguments determined at compile-time

【发布时间】：2014-06-30 05:13:27

【问题描述】：

我想声明一个带有 N 个参数的 lambda 函数，其中 N 是一个模板参数。比如……

template <int N>
class A 
    std::function<void (double, ..., double)> func;
                        // exactly n inputs
;

我想不出用元函数范式做到这一点的方法。

【问题讨论】：

lambda 表达式在哪里？

该类将存储一个 lambda 表达式。假设它是在构造函数中初始化的（在我的特定应用程序中不一定是这样）。

【参考方案1】：

您可以使用嵌套的 typedef type 编写模板 n_ary_function。这种类型可以按如下方式使用：

template <int N>
class A 
    typename n_ary_function<N, double>::type func;
;

以下代码片段包含n_ary_function的定义：

template <std::size_t N, typename Type, typename ...Types>
struct n_ary_function

    using type = typename n_ary_function<N - 1, Type, Type, Types...>::type;
;

template <typename Type, typename ...Types>
struct n_ary_function<0, Type, Types...>

    using type = std::function<void(Types...)>;
;

【参考方案2】：

一个元template，它接受一个模板、一个计数和一个类型，并使用该类型的N 副本调用模板：

template<template<class...>class target, unsigned N, class T, class... Ts>
struct repeat_type_N: repeat_type_N<target, N-1, T, T, Ts...> ;
template<template<class...>class target, class T, class... Ts>
struct repeat_type_N<target, 0, T, Ts...> 
  typedef target<Ts...> type;
;
template<template<class...>class target, unsigned N, class T>
using repeat_type_N_times = typename repeat_type_N<target, N, T>::type;

现在，我们使用它：

template<typename... Ts> using operation=void(Ts...);
template<unsigned N, class T> using N_ary_op = repeat_type_N_times< operation, N, T >;
template<unsigned N> using N_double_func = N_ary_op<N,double>;

我们对其进行测试：

void three_doubles(double, double, double) 

int main() 
  N_double_func<3>* ptr = three_doubles;
  std::function< N_double_func<3> > f = three_doubles;

然后赢了。

在上述系统中，您使用double, double, double 的具体用途完全取决于您。例如，您可以使用 lambda 来初始化 std::function。

您可以将double, double, double 打包成template<class...>struct type_list;，这样您就可以将它作为一个参数传递给另一个template，然后专门对其进行解包。

一个repeat_type 对大型N 的递归更少：

// package for types.  The typedef saves characters later, and is a common pattern in my packages:
template<class...>struct typestypedef types type;;

// Takes a target and a `types`, and applies it.  Note that the base has no implementation
// which leads to errors if you pass a non-`types<>` as the second argument:
template<template<class...>class target, class types> struct apply_types;
template<template<class...>class target, class... Ts>
struct apply_types<target, types<Ts...>>
  typedef target<Ts...> type;
;
// alias boilerplate:
template<template<class...>class target, class types>
using apply_types_t=typename apply_types<target,types>::type;

// divide and conquer, recursively:
template<unsigned N, class T, class Types=types<>> struct make_types:make_types<
  (N+1)/2, T, typename make_types<N/2, T, Types>::type
> ;

// terminate recursion at 0 and 1:
template<class T, class... Types> struct make_types<1, T, types<Types...>>:types<T,Types...> ;
template<class T, class Types> struct make_types<0, T, Types>:Types;

// alias boilerplate:
template<unsigned N, class T>
using make_types_t=typename make_types<N,T>::type;

// all of the above reduces `repeat_type_N_t` to a one-liner:    
template<template<class...>class target, unsigned N, class T>
using repeat_type_N_times = apply_types_t<target, make_types_t<N,T>>;

对于较大的N，上述方法可以显着减少编译时间，并处理template 堆栈溢出问题。

【讨论】：

@nosid 偷了你的解决方案，把它变成通用的东西。

【参考方案3】：

你不能直接这样做。

你可以做这样的事情

template <unsigned N> class UniformTuple;

template <>
class UniformTuple <0>

;

template <unsigned N>
class UniformTuple : public UniformTuple <N-1>

public:

    template <typename... Args>
    UniformTuple (double arg, Args... args)
    : UniformTuple <N-1> (args...)
    , m_value (arg)
    
    

private:

    double m_value;
;

template <int N>
class A

    std :: function <void (const UniformTuple <N> &)> func;
;

【讨论】：

+1。我想过这种方法。这并不理想，但它可能是唯一的方法。

另一个想法是使用virtual get(const double *arguments) 定义我自己的Function 类，并使用可变参数模板实现operator()（并在operator() 中执行static_assert）。这也不理想，但更接近我需要做的事情。

【参考方案4】：

为了完整起见，这里是一个没有递归的解决方案：

template <class Ret, class Arg, class Idx>
struct n_ary_function_;

template <class Ret, class Arg, std::size_t... Idx>
struct n_ary_function_<Ret, Arg, std::index_sequence<Idx...>> 
    template <class T, std::size_t>
    using id = T;

    using type = std::function<Ret(id<Arg, Idx>...)>;
;

template <class Ret, class Arg, std::size_t N>
using n_ary_function = typename n_ary_function_<
    Ret, Arg, std::make_index_sequence<N>
>::type;

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