如何将此 javascript 代码重写为 C++11？答案

【问题标题】：How can I rewrite this javascript code to C++11?如何将此 javascript 代码重写为 C++11？
【发布时间】：2012-02-22 22:02:07
【问题描述】：

这是我在 Javascript Definitive Guide 中看到的 javascript 闭包代码。我想把它写成 C++11

var uniqueID1 = (function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
})();

这是我写的cpp代码。但它没有被编译。 C++11可以表示同一个表达式吗？

auto c = []() -> int (*)() { int x = 0; return [&x]() -> int { return x++; }};

我正在使用 VS2010

编辑： 这是我制作的完整的 javascript 示例代码。您可以轻松地测试代码在您的网络浏览器上的工作方式。

<head>
<script language="javascript">
var uniqueID1 = (function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
})();

var uniqueID2 = (function()
{
      var id = 0;
      return function() { return id++; };
})();
</script>
</head>

<body>
        <input value = "uniqueid1" type="button" OnClick="alert(uniqueID1());"></input>
        <input value = "uniqueid2" type="button" OnClick="alert(uniqueID2());"></input>
</body>
</html>

【问题讨论】：

哇，这是我见过的最不像 C++ 的 C++。我什至不知道您可以在任何 C 派生语言中按值返回新创建的函数。编辑：你不能，正如 Nicol Bolas 提到的那样。

标签： javascript c++ lambda c++11 closures

【解决方案1】：

好的，首先让我们分解一下你的 JavaScript 做了什么。

function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
}

这会创建一个函数。一个没有名字的函数，它没有参数。该函数在调用时将返回一个新函数。内部函数将可以访问局部范围的变量，并且该变量将成为该内部函数状态的一部分。

每次调用这个函数时，都会返回一个new函数。这个新函数将有自己的状态（毕竟var id = 0; 必须做一些事情）。每次调用外部函数都会返回一个具有新状态的新函数。

这个：

(function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
})

将函数包装在一对括号中。这是运算符优先规则所必需的，以使其正常工作：

(function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
})()

这会创建一个函数，然后调用该函数。这就是最后一个() 在最后所做的。它调用外部函数，外部函数创建一个具有自己作用域的内部函数并返回它。

在这个表达式中，外部函数丢失了。它消失了;你不能再访问它了。您创建了足够长的时间来调用它，然后将其放入垃圾收集的垃圾桶中。

鉴于所有这些，我们可以看到以下语句：

var uniqueID1 = (function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
})();

创建外部函数，调用返回新函数的函数，然后将内部函数存储在名为uniqueID1的变量中。

如果您需要证明这是真的，请在您的 HTML 中尝试：

var uniqueMaker = function()
{
    var id = 0;
    return function() { return id++; };
};

var uniqueID1 = uniqueMaker();
var uniqueID2 = uniqueMaker();

您会得到与复制粘贴版本相同的答案。

如果我们希望 C++ 代码模仿这一点，我们需要使用正确的 C++ 代码执行每个步骤。

首先，内部函数。在 C++ 中，词法范围不存在。因此，您不能返回引用其他范围内变量的函数。您只能从另一个范围返回具有 copy 变量的 lambda。此外，除非您明确允许，否则 lambda 不能修改范围。因此，内部代码必须如下所示：

int id = 0;
return [=]() mutable { return ++id; };

这一切都很好，但是现在我们需要创建一个 lambda 来返回这个有状态的 lambda 函数。在 C++ 中，具有状态的函数与函数指针不同。而且由于 lambda 的类型是编译器定义的，因此无法输入其名称。因此，我们必须使用std::function 作为外部函数的返回类型。

[]() -> std::function<int()>
{
  int x = 0;
  return [=]() mutable { return x++; };
}

这将创建一个 lambda 函数，当调用该函数时，将返回一个具有自己状态的内部函数。独立于对该函数的任何后续调用的状态。就像 JavaScript 示例一样。

现在，这还不够。请记住，您的 JavaScript 创建外部函数，调用它，并仅存储它的返回值。外部函数本身被丢弃。所以我们需要模仿这个。幸运的是，这在 C++ 中很容易；它看起来就像 JavaScript：

([]() -> std::function<int()>
{
  int x = 0;
  return [=]() mutable { return x++; };
})()

最后，我们把它放在一个变量中：

auto uniqueID1 = ([]() -> std::function<int()>
{
  int x = 0;
  return [=]() mutable { return x++; };
})();

uniqueID1 的类型将是 std::function<int()>。它不会是外部函数的类型。外部函数只是用于创建内部作用域的临时函数。

【讨论】：

仍未编译。 error C3491: 'x': a by-value capture cannot be modified in a non-mutable lambda我应该通过 gcc 测试它吗？
@Benjamin：然后让它可变，如编辑后的版本所示；）
@Benjamin well 0 0 0 是正确的响应，如果你想让它打印 0 1 2 那么你应该将 x 声明为静态 static int x =0; 或保存 c() 的结果，因为c() 实际上每次调用时都会设置x=0。
@Benjamin：当然它会返回0 0 0。 c() 返回一个存储状态的函数。对c() 的每次调用都会返回一个具有自己的separate 状态的不同函数。除非我读错了您的 JavaScript 代码，否则您的 JavaScript 代码也是如此。请注意，您的 JavaScript 以() 结尾，它调用外部函数。因此uniqueID1 存储了外部函数返回的函数。有关详细信息，请参阅我的编辑。
@Benjamin：我已经完全重写了我的答案，以解释 JavaScript 代码的工作原理以及如何在 C++ 中复制其效果。

【解决方案2】：

我假设您不是在要求字面翻译，而是如何在 C++ 中最好地表达这个结构。您的 JavaScript 构造在某种意义上是“伪造构造函数”，并且您的 ID 生成器最好用 C++ 中的简单 class 表示。然后您只需创建该类的实例：

class UniqueID
{
    unsigned int value;
public:
    UniqueID() : value(0) { }
    unsigned int operator()() { return ++value; }
};

用法：

UniqueID gen1, gen2;

some_function(gen1());
another_function(gen2());
Foo x(Blue, "Jim", gen1());

这种方法比 std::function 包装器更轻量级，尽管直接 lambda 会产生类似的数据结构（尽管您不知道它的类型名称）。如果您希望第一个 ID 为 0，则可以将 value 初始化为 -1（尽管保留 0 作为特殊值可能很有用）。

【讨论】：

这不是一回事。如果我正确理解 JavaScript，则对 JavaScript 的每次调用都应返回具有 new 状态的函数的新实例。
@NicolBolas：好的，已编辑。多重 lambda 加 std::function 方法以一种有趣的方式很有趣，但它的成本比惯用的翻译要高得多。
我不知道我是否会称它为“惯用语”。 C++11 将有自己的习语，而 Lambda 将成为其中的一部分。必须为这种事情创建一个类是过去的遗物。习语变了。