如何将 lambda 表达式作为参数传递给 c++ 模板

Posted 2023-04-18

【中文标题】如何将 lambda 表达式作为参数传递给 c++ 模板

【英文标题】：How I can pass lambda expression to c++ template as parameter

【发布时间】：2016-08-21 05:14:43

【问题描述】：

我有一个接受函数作为参数的模板。

当我尝试传递 lambda 表达式时，它不会编译。

typedef int (*func)(int a);
template <func foo>
int function(int a)

    foo(a);


int test(int a)

    return a;


int main()

    function<test>(1);   // ---> this is ok

    auto lambda = [](int a) -> int  return a; ;
    function<lambda>(1); // ---> this is wrong, why?

    return 0;

我错过了什么？

【问题讨论】：

function<test>(1); 不是ok。模板需要类型或整数常量作为参数。 test 两者都不是。 lambda 也不是。

没关系，看看这个答案***.com/questions/1174169/…你也可以试试

@Striker 不，为什么 lambda 会是 std::function？ lambda 的类型只是 operator() 重载的唯一类。

@Striker 是的，这样你就把它放在std::function 中，而用auto 声明它不是。

@Striker 如果你这样做，你会在其构造函数中构造一个带有 lambda 的 std::function，并且 std::function 具有相当显着的运行时开销。当您需要运行时类型时，它很有用。说 lambda 是 std::function 类型就像说字符串文字是 std::string。他们不是一回事。

【参考方案1】：

lambda 不是函数指针！ lambda 是编译器生成的类的实例！

但是，非捕获 lambda 可以使用 operator+ 转换为函数指针

这是一个例子：

int main() 
    auto lambda = [](int a)  return a; ;

    func ptr = +lambda; // this would work

    return 0;

遗憾的是，operator+ 在您的情况下甚至都不起作用，因为它尚未声明为 constexpr，因此您不能在模板参数中使用它。

解决您的情况的方法是使用免费函数...在不接受 N4487 之前，您不能期望将 lambda 作为模板参数传递。

另一种解决方法是创建自己的仿函数而不是 lambda：

struct LambdaType 
    constexpr LambdaType() = default;

    int operator()(int a) 
        return run(a);
    

    // this is a non-capturing lambda, the operator can be
    // in a static function
    static int run(int a) 
        return a;
    
;

int main() 
    LambdaType lambda;

    function<&LambdaType::run>(1); // ---> this is working

    return 0;

这个解决方案不是很吸引人，但如果 LambdaType 隐藏在 cpp 文件中，它可能会很有用。

如果您的目标只是编译器能够内联您的代码，您可以使用模板来传递 lambda：

#include <iostream>

template <typename T>
int function(T foo, int a) 
    return foo(a);


int main() 
    int a;
    std::cin >> a;

    int b = function([](int a)  return a; , a);

    return b;

由于编译器知道每个实例化的T 的类型，一个好的编译器应该能够优化出 lambda。

使用 clang，第三个选项给出以下程序集：

main:                               # @main
    pushq   %rax
    leaq    4(%rsp), %rsi
    movl    std::cin, %edi
    callq   std::basic_istream<char, std::char_traits<char> >::operator>>(int&)
    movl    4(%rsp), %eax    # this is the call to the function
    addq    $8, %rsp
    retq

    pushq   %rax
    movl    std::__ioinit, %edi
    callq   std::ios_base::Init::Init()
    movl    std::ios_base::Init::~Init(), %edi
    movl    std::__ioinit, %esi
    movl    $__dso_handle, %edx
    popq    %rax
    jmp     __cxa_atexit            # TAILCALL

我使用-std=c++14 -Ofast -march=native 作为标志。

【讨论】：

是的，内联函数就是我想要的，让我试试第三个选项。

【参考方案2】：

这是因为 lambda 作为自己的类型。 您已经对传递的函数类型模板化function()。

template<typename F>
int function(F foo, int a) 
    return foo(a);


int test(int a) 
    return a;


int main()

    // function will work out the template types
    // based on the parameters.
    function(test, 1);
    function([](int a) -> int  return a; , 1);

【参考方案3】：

我对标准的了解不够多，无法说明这是我的编译器错误没有正确实现它还是它实际上是标准，但是使用 VS2015 你无法生成编译时常量 lambda 表达式。模板只需要编译时常量，所以没有 lambdas。

但是，如果您想传递一个 lambda，您不需要 将它作为模板。完全有可能没有：

#include <functional>

int function(std::function<int(int)> const& f, int a)

    f(a);


int test(int a)

    return a;


int main()

    auto lambda = [](int a) -> int  return a; ;

    function(test, 1);
    function(lambda, 1);

    return 0;

【讨论】：

不是编译器的错。编译时 lambda 有望成为 C++17 中的一员！

但这不是我想要的。我希望这是一个模板参数，以便最终内联函数而不是始终调用运行时的指针。

【参考方案4】：

这只是因为“您不能使用局部变量的名称或地址作为模板参数。”。 如果要制作全局静态 lambda，请参阅 http://pfultz2.com/blog/2014/09/02/static-lambda/ 你可能会找到你想要的。