测试 lambda 是否是无状态的？

Question

如果 lambda 是无状态的，即它是否捕获任何内容，我将如何进行测试？ 我的猜测是使用带有函数指针重载或模板特化的重载解析？

int a;
auto l1 = [a](){ return 1; };
auto l2 = [](){ return 2; };
// test l1 and l2, get a bool for statelessness.

Answer 1

根据标准，如果 lambda 没有捕获任何变量，则它可以隐式转换为函数指针。

基于此，我提出了is_stateless<> 元函数，它告诉您 lambda 是否是无状态。

#include <type_traits>

template <typename T, typename U>
struct helper : helper<T, decltype(&U::operator())>
{};

template <typename T, typename C, typename R, typename... A>
struct helper<T, R(C::*)(A...) const> 
{
    static const bool value = std::is_convertible<T, R(*)(A...)>::value;
};

template<typename T>
struct is_stateless
{
    static const bool value = helper<T,T>::value;
};

这里是测试代码：

int main() 
{
    int a;
    auto l1 = [a](){ return 1; };
    auto l2 = [](){ return 2; };
    auto l3 = [&a](){ return 2; };

    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l1)>::value<< "\n";
    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l2)>::value<< "\n";
    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l3)>::value<< "\n";
}

输出：

false
true
false

Online Demo.

Answer 2

#include <type_traits> // std::true_type, std::false_type
#include <utility>     // std::declval

template<typename Lambda>
auto is_captureless_lambda_tester(int)
-> decltype( +std::declval<Lambda>(), void(), std::true_type {} );

template<typename Lambda>
auto is_captureless_lambda_tester(long)
-> std::false_type;

template<typename Lambda>
using is_captureless_lambda = decltype( is_captureless_lambda_tester<Lambda>(0) );

不适用于多态 lambda，前提条件是参数是闭包类型。 （例如，is_captureless_lambda<int> 是 std::true_type。）

Answer 3

根据 § 5.1.2/6

没有 lambda-capture 的非泛型 lambda 表达式的闭包类型有一个公共的非虚拟非显式 const 转换函数，指向具有相同参数的 C++ 语言链接 (7.5) 函数的指针并返回types 作为闭包类型的函数调用运算符。这个转换函数返回的值应该是一个函数的地址，当被调用时，它与调用闭包类型的函数调用运算符具有相同的效果。对于没有 lambda-capture 的通用 lambda，闭包类型有一个公共的非虚拟非显式 const 转换函数模板到函数指针。

如果它可以转换为指向函数的指针，那么 MAYBE 它必须不捕获任何东西（无状态）。实际操作：

int v = 1;
auto lambda1 = [ ]()->void {};
auto lambda2 = [v]()->void {};

using ftype = void(*)();

ftype x = lambda1; // OK
ftype y = lambda2; // Error

你也可以使用std::is_convertible:

static_assert(is_convertible<decltype(lambda1), ftype>::value, "no capture");
static_assert(is_convertible<decltype(lambda2), ftype>::value, "by capture");

Answer 4

一个选项可以是显式查看类型的大小，原则上无状态应该与其他无状态类型具有相同的大小（我选择std::true_type 作为引用类型）。

#include<cassert>
#include<type_traits>

template<class T>
struct is_stateless_lambda : std::integral_constant<bool, sizeof(T) == sizeof(std::true_type)>{};

int main(){

  auto l1 = [a](){ return 1; };
  auto l2 = [](){ return 2; };
  auto l3 = [&a](){ return 2; };

  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l1)>::value == false );
  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l2)>::value == true );
  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l3)>::value == false );
}

我不知道这个解决方案的便携性如何。无论如何检查我的其他解决方案：https://stackoverflow.com/a/34873139/225186

Answer 5

Boost.TypeTraits is_stateless 似乎无论出于何种原因都可以完成这项工作而没有太多戏剧性：

#include<boost/type_traits.hpp>
#include<cassert>
int main(){
  auto l1 = [a](){ return 1; };
  auto l2 = [](){ return 2; };
  auto l3 = [&a](){ return 2; };

  assert( boost::is_stateless<decltype(l1)>::value == false );
  assert( boost::is_stateless<decltype(l2)>::value == true );
  assert( boost::is_stateless<decltype(l3)>::value == false );
}

boost::is_stateless 是其他条件的简单组合，我想可以用标准类型特征来表示：

::boost::is_stateless = 
::boost::has_trivial_constructor<T>::value
&& ::boost::has_trivial_copy<T>::value
&& ::boost::has_trivial_destructor<T>::value
&& ::boost::is_class<T>::value
&& ::boost::is_empty<T>::value

http://www.boost.org/doc/libs/1_60_0/libs/type_traits/doc/html/boost_typetraits/reference/is_stateless.html

根据sizeof查看我的其他答案：https://stackoverflow.com/a/34873353/225186