c++11/1y lambda 函数的类型签名是什么？

Question

我想知道是否有一种标准方法来获取任何给定 lambda 的参数的类型签名（即返回类型和类型）？

我问的原因是我一直想知道 auto 在声明中的确切类型是什么，例如 auto l =[](int x,int y)->int{return x+y;}。在auto 的其他用例中，对于较长的类型名称，它是一种方便且较短的替代方案。但是对于 lambdas，是否还有另一种声明 lambda 变量的方法？

我的理解是，一个标准的 lambda 只不过是一个函数对象，它是它自己的类型。因此，即使两个 lambda 具有相同的返回类型和参数类型，它们仍然是两个不同的、不相关的类/函子。但这有办法捕捉它们在类型签名方面相同的事实吗？

我认为我正在寻找的类型签名可能类似于正确类型的 std::function<> 对象。

一个更有用/涉及的问题是，如果可以提取类型签名，则可以编写一个通用包装函数将任何 lambda 函数转换为具有相同类型签名的 std::function 对象。

Answer 1

根据Can the 'type' of a lambda expression be expressed?，实际上在当前的c++中有一个简单的方法（不需要c++1y）来计算一个lambda的return_type和参数类型。适应这一点，为每个 lambda 组装一个std::function 类型签名类型（下面称为f_type）并不困难。

我。使用这种抽象类型，实际上可以有另一种方式来表达 lambda 的类型签名，而不是 auto，即下面的 function_traits<..>::f_type。注意：f_type 不是 lambda 的真正类型，而是函数式 lambda 类型签名的摘要。然而，它可能比 lambda 的真实类型更有用，因为每个 lambda 都是它自己的类型。

如下代码所示，既可以使用vector<int>::iterator_type i = v.begin()，也可以使用function_traits<lambda>::f_type f = lambda，这是对神秘的auto的一种替代。当然，这种相似性只是形式上的。下面的代码涉及将 lambda 转换为 std::function，其代价是构造 std::function 对象时的类型擦除成本以及通过 std::function 对象进行间接调用的少量成本。但是除了使用std::function 的这些实现问题（我认为这不是基本的并且应该永远存在）之外，毕竟有可能明确表达任何给定lambda的（抽象）类型签名。

二。也可以编写一个make_function 包装器（很像std::make_pair 和std::make_tuple）以自动将lambda f（和其他可调用对象，如函数指针/函子）转换为std::function，具有相同的类型- 演绎能力。

测试代码如下：

#include <cstdlib>
#include <tuple>
#include <functional>
#include <iostream>
using namespace std;

// For generic types that are functors, delegate to its 'operator()'
template <typename T>
struct function_traits
    : public function_traits<decltype(&T::operator())>
{};

// for pointers to member function
template <typename ClassType, typename ReturnType, typename... Args>
struct function_traits<ReturnType(ClassType::*)(Args...) const> {
    //enum { arity = sizeof...(Args) };
    typedef function<ReturnType (Args...)> f_type;
};

// for pointers to member function
template <typename ClassType, typename ReturnType, typename... Args>
struct function_traits<ReturnType(ClassType::*)(Args...) > {
    typedef function<ReturnType (Args...)> f_type;
};

// for function pointers
template <typename ReturnType, typename... Args>
struct function_traits<ReturnType (*)(Args...)>  {
  typedef function<ReturnType (Args...)> f_type;
};

template <typename L> 
typename function_traits<L>::f_type make_function(L l){
  return (typename function_traits<L>::f_type)(l);
}

long times10(int i) { return long(i*10); }

struct X {
  double operator () (float f, double d) { return d*f; } 
};

// test code
int main()
{
    auto lambda = [](int i) { return long(i*10); };
    typedef function_traits<decltype(lambda)> traits;
    traits::f_type ff = lambda;

    cout << make_function([](int i) { return long(i*10); })(2) << ", " << make_function(times10)(2) << ", " << ff(2) << endl;
    cout << make_function(X{})(2,3.0) << endl;

    return 0;
}

Answer 2

您说得对，C++11 lambda 的类型是匿名且实例唯一的。 std::function 类型可以存储对我遇到的任何类型的 lambda 的引用，但据说会影响性能。

试试

std::function<int (int, int)> f = [](int x, int y) -> int { 
    return x + y; 
};

请注意，-> int 在诸如此类的非模棱两可的情况下可以省略。

C++14 让我们编写

std::function<int (int, int)> f = [](auto x, auto y) { 
    return x + y; 
};

这对于长类型名称很方便。

正如@Jonathan Wakely 所指出的，这种方法使用带有固定模板参数的 std::function 来捕获特定的实例化。在 C++14 中，可以指定模板变量。此外，同样根据 C++14，lambda 参数可以通过auto 推断其类型，允许执行以下操作：

template<class T>
std::function<T (T, T)> g = [](auto x, auto y) -> auto {
    return x + y;
};

目前，VC++ 和 GCC 似乎不支持函数级别的变量声明模板，但允许在成员、命名空间和全局声明中使用模板。我不确定这个限制是否来自规范。

注意：我不使用clang。

Answer 3

在 C++1y 中，有通用 lambda，没有单个调用签名（operator()() 是一个模板）。

Answer 4

我想知道是否有一种标准方法可以获取任何给定 lambda 的参数的类型签名（即返回类型和类型）？

不，没有。

我问的原因是我一直想知道 auto 在声明中到底是什么类型 auto l =[](int x,int y)->int{return x+y;}。

这是一个未指定的类类型，由实现创建。 lambdas 的全部意义在于它们是“匿名函数”，即你不知道它们的类型。

如果你想要一个已知类型，那就写一个函数对象类型。

在 auto 的其他用例中，对于较长的类型名称，它是一种方便且较短的替代方案。但是对于 lambdas，是否还有另一种声明 lambda 变量的方法？

没有。

如果您想自己声明类型，请不要使用 lambda 表达式。

我的理解是，一个标准的 lambda 只不过是一个函数对象，它是它自己的类型。因此，即使两个 lambda 具有相同的返回类型和参数类型，它们仍然是两个不同的、不相关的类/函子。

正确。每个 lamda 表达式都会生成一个唯一的类型。

但这有办法捕捉它们在类型签名方面相同的事实吗？

不，没有语言功能允许这样做。

我认为我正在寻找的类型签名可以是正确类型的 std::function 对象。

即使在 C++11 中可行，但在 C++14 中也无济于事，因为 lambda 表达式可以采用任何数量和任何类型的参数，例如[](auto... a) { }

无论如何，如果您不知道 lambda 函数的调用签名，那么我会说您使用 lambda 错误。当您编写 lambda 时，您应该知道它的属性是什么，因此当您知道它的属性时，要么立即使用它，要么尽早将其放入 std::function（或捕获其调用签名的其他类型）中。如果您在不知道调用签名的地方创建 lambda 并在非本地使用它们，那么您做错了。