将模板函数转换为通用 lambda

Posted 2023-04-18

【中文标题】将模板函数转换为通用 lambda

【英文标题】：Convert template function to generic lambda

【发布时间】：2017-12-24 12:50:16

【问题描述】：

我想传递模板函数，就好像它们是通用 lambda 一样，但这不起作用。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <tuple>
#include <string>
#include <utility> 


// for_each with std::tuple
// (from https://***.com/a/6894436/1583122)
template<std::size_t I = 0, typename FuncT, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I == sizeof...(Tp), void>::type
for_each(std::tuple<Tp...> &, FuncT)


template<std::size_t I = 0, typename FuncT, typename... Tp>
inline typename std::enable_if<I < sizeof...(Tp), void>::type
for_each(std::tuple<Tp...>& t, FuncT f) 
    f(std::get<I>(t));
    for_each<I + 1, FuncT, Tp...>(t, f);


// my code
template<class T> auto
print(const std::vector<T>& v) -> void 
    for (const auto& e : v) 
        std::cout << e << "\t";
    


struct print_wrapper 
    template<class T>
    auto operator()(const std::vector<T>& v) 
        print(v);
    
;

auto print_gen_lambda = [](const auto& v) print(v); ;

auto print_gen_lambda_2 = []<class T>(const std::vector<T>& v) print(v); ; // proposal P0428R1, gcc extension in c++14/c++17

int main() 
     std::tuple<std::vector<int>,std::vector<double>,std::vector<std::string>> t =  42,43,3.14,2.7,"Hello","World";
    for_each(t, print); // case 1: error: template argument deduction/substitution failed: couldn't deduce template parameter 'FuncT'
    for_each(t, print_wrapper()); // case 2: ok
    for_each(t, print_gen_lambda); // case 3: ok
    for_each(t, print_gen_lambda_2); // case 4: ok

请注意，情况 2 和 4 是严格等价的。案例 3 更普遍但不受限制（这对我来说是个问题）。我认为情况 1 应该被语言等同于情况 2 和 4，但事实并非如此。

是否有建议将模板函数隐式转换为通用约束 lambda（案例 2/4）？如果不是，是否存在阻止这样做的基本语言原因？ 到目前为止，我必须使用案例2，这很麻烦。 案例 4：不符合 c++14，即使在 c++20 中应该是标准的，但仍然不完美（冗长，因为您创建了一个基本上不添加任何信息的 lambda）。 案例 3：不受约束，但我依赖（此处未显示）使用非“向量”参数调用“打印”的替换失败（P0428R1 提到了这个问题）。所以我想次要问题是“我可以用一些 enable_if 技巧来约束一个通用的 lambda 吗？”

在 C++14/17/20 中，是否有一种非常简洁的方式来实现从案例 1 到案例 2 的转换？我什至对宏黑客持开放态度。

【问题讨论】：

对于任何想知道的人来说，问题源于 print 实际上没有命名函数。

是的。诀窍是模板函数不是类型，而具有模板成员函数的非模板类只是普通类型。

【参考方案1】：

在 C++14/17/20 中，是否有一种非常简洁的方式来实现从案例 1 到案例 2 的转换？我什至对宏黑客持开放态度。

是的。

// C++ requires you to type out the same function body three times to obtain
// SFINAE-friendliness and noexcept-correctness. That's unacceptable.
#define RETURNS(...) noexcept(noexcept(__VA_ARGS__)) \
     -> decltype(__VA_ARGS__) return __VA_ARGS__; 

// The name of overload sets can be legally used as part of a function call -
// we can use a macro to create a lambda for us that "lifts" the overload set
// into a function object.
#define LIFT(f) [](auto&&... xs) RETURNS(f(::std::forward<decltype(xs)>(xs)...))

然后你可以说：

for_each(t, LIFT(print)); 

---

是否有将模板函数隐式转换为通用约束 lambda 的建议？

是的，看看P0119 或N3617。不确定他们的状态。

【讨论】：

谢谢，这正是我想要的。我不确定我是否理解 lambda 是如何受到限制的......它是 -> decltype(__VA_ARGS__) 吗？

@Bérenger：是的，包含主体的decltype 限制了 lambda，因为它对 SFINAE 友好。

【参考方案2】：

我可以使用一些 enable_if 技巧来约束通用 lambda 吗？

如果您想要的只是限制泛型 lambda 的参数类型，您可以通过几个函数声明（无需定义）和 static_assert（这样您会得到一个优雅的消息错误）来做到这一点在编译时失败）。完全没有宏（它们是如此C-ish）。

它遵循一个最小的工作示例：

#include<vector>
#include<type_traits>
#include<utility>
#include<list>

template<template<typename...> class C, typename... A>
constexpr std::true_type spec(int, C<A...>);

template<template<typename...> class C, template<typename...> class T, typename... A>
constexpr std::false_type spec(char, T<A...>);

int main() 
    auto fn = [](auto&& v) 
        static_assert(decltype(spec<std::vector>(0, std::declval<std::decay_t<decltype(v)>>()))::value, "!");
        // ...
    ;

    fn(std::vector<int>);
    // fn(std::list<int>);
    //fn(int);

如果将 cmets 切换到最后一行，static_assert 将抛出错误，编译将按预期失败。 在wandbox 上查看并运行它。

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旁注。

当然你可以在这里减少样板：

static_assert(decltype(spec<std::vector>(0, std::declval<std::decay_t<decltype(v)>>()))::value, "!");

添加一个变量模板，如下所示：

template<template<typename...> class C, typename T>
constexpr bool match = decltype(spec<C>(0, std::declval<std::decay_t<T>>()))::value;

然后在你的static_asserts 中使用它：

static_assert(match<std::vector, decltype(v)>, "!");

很清楚，不是吗？

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注意。

在 C++17 中，您可以通过将 lambda 定义为：

auto fn = [](auto&& v) 
    if constexpr(match<std::vector, decltype(v)>) 
        print(v);
    
;

查看您在 wandbox 上运行的示例代码。

【讨论】：

是的，它会抛出一个错误，但它不能与 SFINAE 一起使用，请参阅 P0428R1 (open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/p0428r1.pdf)

好吧，如果v 是向量，则match 为真。您可以定义单个 for_each 函数并直接在 lambda 中使用该信息（在 C++17 中，您可以通过 if constexpr 执行此操作）。 static_assert 是示例代码的一部分，您可以将其删除。 :-)

@Bérenger This 是您的示例在 C++17 中的样子。