函数到 Lambda

Question

在 C++ 中使用 lambda 和函数对象而不是函数指针通常很有用。原因是 lambda 或函数对象的类型完全编码了被调用的内容（因此允许内联），而函数指针的类型仅编码签名。我有一个有趣的想法，即在使用泛型代码创建调用给定函数的 lambda 时它可能很有用。换句话说，给定指定函数的高阶函数返回调用它的 lambda。为了避免任何间接，必须使用函数指针非类型模板参数。问题是要指定这样一个非类型模板参数，你必须知道函数的签名。我无法绕过需要两次传递有问题的函数：一次是推断类型，一次是实际专注于函数。我最好的尝试是这样的：

template <class T>
struct makeLambdaHelper;

template <class R, class ... Args>
struct makeLambdaHelper<R(*)(Args...)>
{
  template <void(*F)(Args...)>
  static auto blah() {
    return [] (Args && ... args) {
      return F(std::forward<Args>(args)...);
    };
  }
};

要使用它，你会这样做：

void f(int, int) { std::cerr << "f\n"; };
...
auto lam = makeLambdaHelper<decltype(&f)>::blah<f>();
lam(0,0);

当 f 的类型作为模板参数传递给 makeLambdaHelper 时，首先推导出它的签名。然后结构体有一个静态函数，声明了一个非类型模板参数；所以我们通过 f 本身，并得到一个 lambda。像这样必须通过两次 f 非常难看；是否有可能做得更好，也许通过使用默认模板参数做一些聪明的事情？

Answer 1

如果你只是想在函数对象中封装一个函数指针，我推荐一个宏：

#define WRAP_FN(f) [](auto&&... args) -> decltype(auto) { \
    return f(std::forward<decltype(args)>(args)...); };

用法如下：

auto lam = WRAP_FN(foo);

宏的优点是它会额外处理 重载 名称 - 这样您就可以将重载函数传递给 std 算法，并让它做你想做的事情。

Answer 2

鉴于您的代码的示例用法；

makeLambdaHelper<decltype(&f)>::blah<f>();

您声明一个类，使用函数f 的签名（使用decltype），然后在对函数blah 的调用中再次引用函数f - 您引用f 两次，一次用于值（指针），一次用于类型（签名）。我认为您可以将此处的语法最小化并将它们组合起来（使用模板类型推导）。

void f(int, int) { std::cout << "f\n"; }

template <class R, class ... Args>
auto make_lambda(R(*F)(Args...))
{
    return [F] (Args && ... args) {// F pointer captured by value
      return F(std::forward<Args>(args)...);
    };
}

int main()
{
    auto lam = make_lambda(&f);
    lam(0,0);
}

Demo code.

函数make_lambda将指针指向函数f一次，并使用模板推导得到所需的签名。

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正如 cmets 中所述，问题的合理部分是在生成的代码中没有间接（包括尾调用）的问题；间接性取决于许多因素，包括使用的编译器、应用的优化级别以及函数f 的内联能力。有关change in compiler、the complexity of the function 的更改和to the "inline-ability" of f 的更改，请参阅这些示例；所有这些都会产生不同的间接结果、尾调用和内联代码。正如您在 cmets 中所指出的，重要的是 f 可以（并且是）内联（这通常取决于编译器优化）开始；否则，所有选项之间几乎没有区别。

在语法上，除了宏之外，当模板参数需要类型和值（这里的指针）时，类模板似乎几乎没有什么可以做的；函数模板可以根据值推断类型。 请记住，如果间接的性能在应用程序中是可测量的并且显着，那么您可能需要硬着头皮使用较长的语法形式，否则倾向于更易于维护的较短和明显的语法（任何人其中）.

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鉴于原来的语法，可以稍微清理一下；并不是说它改善了任何基本问题，只是在模板语法中将类型和值“靠近”放置有助于代码的维护（当然，您的结果可能会有所不同）；

template <class F, F>
struct lambda_maker;

template <class R, class ... Args, R(*F)(Args...)>
struct lambda_maker<R(Args...), F>
{
  static auto make() {
    return [] (Args && ... args) {
      return F(std::forward<Args>(args)...);
    };
  }
};
// ...
auto lam = lambda_maker<decltype(f), f>::make();
lam(2, 3);