是否可以确定 lambda 的参数类型和返回类型？

Question

给定一个 lambda，是否可以确定它的参数类型和返回类型？如果是，怎么做？

基本上，我想要lambda_traits，可以通过以下方式使用：

auto lambda = [](int i) { return long(i*10); };

lambda_traits<decltype(lambda)>::param_type  i; //i should be int
lambda_traits<decltype(lambda)>::return_type l; //l should be long

背后的动机是我想在一个接受 lambda 作为参数的函数模板中使用lambda_traits，我需要知道它在函数内部的参数类型和返回类型：

template<typename TLambda>
void f(TLambda lambda)
{
   typedef typename lambda_traits<TLambda>::param_type  P;
   typedef typename lambda_traits<TLambda>::return_type R;

   std::function<R(P)> fun = lambda; //I want to do this!
   //...
}

暂时，我们可以假设 lambda 只接受一个参数。

最初，我尝试使用 std::function 作为：

template<typename T>
A<T> f(std::function<bool(T)> fun)
{
   return A<T>(fun);
}

f([](int){return true;}); //error

但这显然会出错。于是我改成TLambda版本的函数模板，想在函数内部构造std::function对象（如上图）。

Answer 1

有趣的是，我刚刚基于 Specializing a template on a lambda in C++0x 写了一个function_traits implementation，它可以给出参数类型。如该问题的答案所述，诀窍是使用 lambda 的 operator() 的 decltype。

template <typename T>
struct function_traits
    : public function_traits<decltype(&T::operator())>
{};
// For generic types, directly use the result of the signature of its 'operator()'

template <typename ClassType, typename ReturnType, typename... Args>
struct function_traits<ReturnType(ClassType::*)(Args...) const>
// we specialize for pointers to member function
{
    enum { arity = sizeof...(Args) };
    // arity is the number of arguments.

    typedef ReturnType result_type;

    template <size_t i>
    struct arg
    {
        typedef typename std::tuple_element<i, std::tuple<Args...>>::type type;
        // the i-th argument is equivalent to the i-th tuple element of a tuple
        // composed of those arguments.
    };
};

// test code below:
int main()
{
    auto lambda = [](int i) { return long(i*10); };

    typedef function_traits<decltype(lambda)> traits;

    static_assert(std::is_same<long, traits::result_type>::value, "err");
    static_assert(std::is_same<int, traits::arg<0>::type>::value, "err");

    return 0;
}

请注意，此解决方案不适用于像 [](auto x) {} 这样的通用 lambda。

Answer 2

虽然我不确定这是否严格符合标准， ideone编译如下代码：

template< class > struct mem_type;

template< class C, class T > struct mem_type< T C::* > {
  typedef T type;
};

template< class T > struct lambda_func_type {
  typedef typename mem_type< decltype( &T::operator() ) >::type type;
};

int main() {
  auto l = [](int i) { return long(i); };
  typedef lambda_func_type< decltype(l) >::type T;
  static_assert( std::is_same< T, long( int )const >::value, "" );
}

但是，这仅提供函数类型，因此结果和参数 必须从中提取类型。 如果您可以使用boost::function_traits、result_type 和arg1_type 会达到目的。 由于 ideone 似乎没有在 C++11 模式下提供提升，所以我无法发布 实际代码，抱歉。

Answer 3

@KennyTMs 答案中显示的专业化方法可以扩展为涵盖所有情况，包括可变参数和可变 lambda：

template <typename T>
struct closure_traits : closure_traits<decltype(&T::operator())> {};

#define REM_CTOR(...) __VA_ARGS__
#define SPEC(cv, var, is_var)                                              \
template <typename C, typename R, typename... Args>                        \
struct closure_traits<R (C::*) (Args... REM_CTOR var) cv>                  \
{                                                                          \
    using arity = std::integral_constant<std::size_t, sizeof...(Args) >;   \
    using is_variadic = std::integral_constant<bool, is_var>;              \
    using is_const    = std::is_const<int cv>;                             \
                                                                           \
    using result_type = R;                                                 \
                                                                           \
    template <std::size_t i>                                               \
    using arg = typename std::tuple_element<i, std::tuple<Args...>>::type; \
};

SPEC(const, (,...), 1)
SPEC(const, (), 0)
SPEC(, (,...), 1)
SPEC(, (), 0)

Demo.

请注意，没有为可变参数 operator()s 调整元数。相反，也可以考虑is_variadic。

Answer 4

@KennyTMs 提供的答案效果很好，但是如果 lambda 没有参数，则使用索引 arg 不会编译。如果其他人遇到这个问题，我有一个简单的解决方案（比使用 SFINAE 相关的解决方案更简单，也就是说）。

只需在可变参数类型之后的 arg 结构中的元组末尾添加 void。即

template <size_t i>
    struct arg
    {
        typedef typename std::tuple_element<i, std::tuple<Args...,void>>::type type;
    };

由于 arity 不依赖于模板参数的实际数量，实际不会不正确，如果它为 0，那么至少 arg 仍然存在，您可以随心所欲地使用它。如果您已经计划不超过索引arg<arity-1>，那么它不应该干扰您当前的实现。