推断函子返回类型的通用方法？

Posted 2023-04-18

【中文标题】推断函子返回类型的通用方法？

【英文标题】：Generic way to deduce the return type of a functor?

【发布时间】：2012-08-15 13:04:30

【问题描述】：

这个问题是How to deduce the type of the functor's return value?的后续问题 我正在以更抽象的方式重新制定它。

给定一个模板函数的伪代码

template <typename Arg, typename Fn>
auto ComputeSomething(Arg arg, Fn fn) -> decltype(<decl-expr>)

// do something
// ............
return fn(<ret-expr>)

其中<ret-expr>是任意表达式，其中涉及arg，我应该使用<decl-expr>来设置ComputeSomething的返回类型等于函子的返回类型。

函子可以是类、lambda 或函数指针。

目前我找到的部分解决方案。

(a) 我的链接问题的答案由 ecatmur 完成。本质上，它在<decl-expr> 中重复返回语句。问题：容易出错，如果包含局部变量则无法工作。

(b) 它只适用于函数指针

template <typename Arg, typename Ret>
Ret ComputeSomething(Arg arg, Ret(*fn)(Arg))

(c) 它假设函子的参数是Arg 类型（一般情况下可能不成立）并且要求Arg 是默认可构造的

template <typename Arg, typename Fn>
auto ComputeSomething(Arg arg, Fn fn) -> decltype(fn(Arg())

(d) 使用std::declval 应该解除默认可构造的限制，如how to deduce the return type of a function in template 中所建议的那样。谁能解释一下它是如何工作的？

template <typename Arg, typename Fn>
auto ComputeSomething(Arg arg, Fn fn) -> decltype(fn(std::declval<Arg>())

【问题讨论】：

很抱歉这么说，但 AFAIK 这是不可能的，因为尾随返回没有看到函数模板被定义，而正文却看到了。

【参考方案1】：

使用result_of。它是向后兼容的，可以消除代码中所有丑陋的declval 痛苦。如果您实际上只是转发值，您仍然需要记住添加右值引用限定符 (&&)。

我认为重要的其他事情：您的函数将参数转发给另一个函数。在这种情况下，您应该始终使用右值引用来传递参数。

如果您想要做的只是提高可维护性：在 RETURNS 宏上进行了多次尝试，以尽量减少返回类型声明和实际返回表达式之间的重复，但我没有看到任何允许函数体包含比实际返回语句更多的内容。

至于declval 的工作原理：取决于它的编译器。它不允许出现在评估的内容中，并且它的参数可以是不完整的类型。见20.2.4

【讨论】：

我建议不要使用std::result_of。与基于decltype 的解决方案不同，这一次不能保证SFINAE。它也不反映调用的结果类型——它的作用不止于此，例如与指向成员的指针有关。

@LucDanton 我一直认为“做得更多”是一种好处。处理指向成员函数的指针的情况非常乏味，result_of 解决了这个问题。您能否详细介绍一下 SFINAE 问题？

std::result_of 计算函数模板无法处理的结果类型毫无意义 -- 当f 是指向成员的指针时，f(a, b, c) 是语法错误。至于 SFINAE，考虑一个重载的apply，这样apply(f, args...) 要么导致f(args...)，或者，如果它的格式不正确，则求助于f(*args...)（为了简单起见，我们假设这两个表达式是永远不会同时形成良好）。您需要 SFINAE 来消除任一重载以使调用成功。

@LucDanton 如果您想同时处理原始成员函数指针和普通函数，或者只需要将其包装在mem_fn 中，您通常不会直接发送某种call_traits。我可能必须完成 SFINAE 部分，因为我不明白。

这与函数指针无关（而且std::mem_fn 无论如何也无济于事）。关键是，如果你使用decltype，那么它就可以工作。

【参考方案2】：

std::declval 是一个仅声明（未定义）的函数模板。因此，它只能用于未评估的上下文中，例如 sizeof 和 decltype 的参数。它被声明为返回指定类型的右值。这允许您使用它为decltype 表达式中的函数调用制造一个虚拟参数。

例如

typedef decltype(fn(std::declval<Arg>())) t;

将t 声明为使用Arg 类型的右值调用fn 的结果类型。这类似于您的情况 (c) (fn(Arg()))，但它不需要任何 Arg，因此它适用于没有默认构造函数的类型。

如果您的返回表达式使用foo 类型的局部变量，那么您可以再次使用decltype(fn(std::declval<foo>()))，无论您如何构造foo。

如果您需要左值，例如命名对象或左值引用，则可以使用std::declval<foo&>()。这允许您处理类型取决于您是左值还是右值的情况。

【讨论】：

std::declval<Arg&>() 也是需要考虑的，尤其是考虑到您提到了一个局部变量。

【参考方案3】：

这是我自己的解决方案，我能得到的最好的

template <typename Arg, typename Fn>
typename std::result_of<Fn(Arg)>::type ComputeSomething(Arg arg, Fn fn)

【参考方案4】：

要使 (c) 对任何东西都有效，您需要 2 个重载。第一个如（c）所示，第二个：

template <typename Arg, typename Ret>
Ret ComputeSomething(Arg arg, std::function<Ret(Arg)> fn)

另外，正如gcc bug 54111 所示 - 返回类型的推断非常不可靠。

【参考方案5】：

(b) 的变体不仅适用于函数指针，应该类似于

template<typename Arg, typename Ret>
Ret ComputeSomething (Arg arg, function<auto (Arg) -> Ret> f)