检测 C++ lambda 是否可以转换为函数指针

Question

我有一些代码可以为我正在研究的 JIT 想法生成程序集。我使用元编程通过分析函数类型来生成调用，然后生成正确的程序集来调用它。我最近想添加 lambda 支持，而 lambdas 有两个版本，非捕获（普通 __cdecl 函数调用）和捕获（__thiscall，以 lambda 对象为上下文的成员函数调用）。

__thiscall 稍微贵一些，所以我想尽可能避免使用它，并且我还想避免必须根据 lambda 类型使用不同的调用生成函数。

我尝试了很多方法来通过模板和 SFINAE 检测 lambda 类型，但都失败了。

非捕获 lambda 有一个 ::operator function_type* 可以用来将它们转换为函数指针，而捕获 lambda 则没有。

相关 C++ 规范：http://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda

有什么想法吗？

编辑 我想要一个适用于 vs 2013/2015、gcc 和 clang 的解决方案

测试代码如下

#include <utility>

    //this doesn't work
    template < class C, class T >
    struct HasConversion {
        static int test(decltype(std::declval<C>().operator T*, bool()) bar) {
            return 1;
        }

        static int test(...) {
            return 0;
        }
    };

    template <class C>
    void lambda_pointer(C lambda) {
        int(*function)() = lambda;

        printf("Lambda function: %p without context\n", function);
    }

    template <class C>
    void lambda_pointer_ctx(C lambda) {
        int(C::*function)() const = &C::operator();

        void* context = &lambda;

        printf("Lambda function: %p with context: %p\n", function, context);
    }

    int main() {
        int a;

        auto l1 = [] {
            return 5;
        };

        auto l2 = [a] {
            return a;
        };


        //non capturing case

        //works as expected
        lambda_pointer(l1);

        //works as expected (ctx is meaningless and not used)
        lambda_pointer_ctx(l1);



        //lambda with capture (needs context)

        //fails as expected
        lambda_pointer(l1);

        //works as expected (ctx is a pointer to class containing the captures)
        lambda_pointer_ctx(l1);

        /*
        //this doesn't work :<
        typedef int afunct() const;

        HasConversion<decltype(l1), afunct>::test(0);
        HasConversion<decltype(l2), afunct>::test(0);
        */


        return 0;
    }

Answer 1

如果您知道要将 lambda 转换为的函数的签名，则可以利用 std::is_assignable 特征：

auto lambda = [] (char, double) -> int { return 0; };
using signature = int(char, double);
static_assert(std::is_assignable<signature*&, decltype(lambda)>::value, "!");

DEMO

这样它也可以与通用 lambda 一起使用。

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我想要一个适用于 vs 2013/2015、gcc 和 clang 的解决方案

如果您不知道签名，这里有一种方法可以替代检查 + 是否触发隐式转换。这个漏洞利用了std::is_assignable 测试并验证 lambda 是否可分配给与 lambda 的函数调用运算符具有相同签名的函数指针。 （就像使用一元运算符 plus 的测试一样，这不适用于泛型 lambda。但在 C++11 中没有泛型 lambda）。

#include <type_traits>

template <typename T>
struct identity { using type = T; };

template <typename...>
using void_t = void;

template <typename F>
struct call_operator;

template <typename C, typename R, typename... A>
struct call_operator<R(C::*)(A...)> : identity<R(A...)> {};

template <typename C, typename R, typename... A>
struct call_operator<R(C::*)(A...) const> : identity<R(A...)> {};

template <typename F>
using call_operator_t = typename call_operator<F>::type;

template <typename, typename = void_t<>>
struct is_convertible_to_function
    : std::false_type {};

template <typename L>
struct is_convertible_to_function<L, void_t<decltype(&L::operator())>>
    : std::is_assignable<call_operator_t<decltype(&L::operator())>*&, L> {};

测试：

int main()
{
    auto x = [] { return 5; };
    auto y = [x] { return x(); };

    static_assert(is_convertible_to_function<decltype(x)>::value, "!");
    static_assert(!is_convertible_to_function<decltype(y)>::value, "!");
}

GCC、VC++、Clang++

Answer 2

非捕获 lambda 有一个非常有趣的特性：它们可以转换为足够的函数指针，但是当您将一元 operator + 应用于它们时，它们也可以隐式地这样做。因此：

template<class...> using void_t = void;

template <class T, class = void>
struct has_capture : std::true_type {};

template <class T>
struct has_capture<T, void_t<decltype(+std::declval<T>())>> : std::false_type {};

int main() {
    auto f1 = []{};
    auto f2 = [&f1]{};

    static_assert(!has_capture<decltype(f1)>{}, "");
    static_assert( has_capture<decltype(f2)>{}, "");
}

Answer 3

您采用的 HasConversion 方法是 C++03 的延续。想法是使用test 重载的不同返回类型（例如，一个返回char，另一个返回long）并检查返回类型的sizeof() 是否与您匹配期待。

不过，一旦我们使用 C++11，就会有更好的方法。例如，我们可以使用void_t:

template <typename... >
using void_t = void;

编写类型特征：

template <typename T, typename = void>
struct has_operator_plus : std::false_type { };

template <typename T>
struct has_operator_plus<T, 
    void_t<decltype(+std::declval<T>())>>
: std::true_type { };

int main() {
    auto x = []{ return 5; };
    auto y = [x]{ return x(); };

    std::cout << has_operator_plus<decltype(x)>::value << std::endl; // 1
    std::cout << has_operator_plus<decltype(y)>::value << std::endl; // 0
}