如果 C++11 的 lambda 表达式支持默认参数怎么办？

Question

我觉得下面的代码非常好用，没有害处：

auto fn = [](bool b = false) -> int // NOT legal in C++11
{
    return b ? 1 : 0;
}; 

为什么 C++11 明确禁止 lambda 表达式的默认参数？

我只是想知道背后的基本原理和考虑因素。

我想知道 C++11 标准所说的“WHY”而不是“WHAT”。

Answer 1

没有真正的理由 lambda 不能有默认参数。但是，使用 lambda 有两种主要方式，其中只有一种允许默认参数而不更改类型系统。

1. 您可以直接调用 lambda，也可以通过模板调用。在这种情况下，默认参数可以正常工作。

2. 您可以通过 std::function 调用 lambda。如果不更改类型系统，默认参数将不起作用。

我的猜测是人们用 C++11 编写的新函数通常会采用std::function 参数，因为这样一来，函数就不会模板，否则不必为传递给它的每个 lambda 和仿函数实例化它。

为什么std::function（或函数指针）不能采用默认值？

这种函数的类型并不明显。

• 如果是std::function<int(bool)>，那么如何使用默认值调用它？ （你不能。）

• 如果是std::function<int(bool=false)>，那么它兼容哪些类型，如何转换？你能把它转换成std::function<int()>吗？ std::function<int(bool=true)>呢？

• 如果是像std::function<int(bool=default)> 这样的新东西，那么它兼容什么类型，转换是如何工作的？

基本上，这不仅仅是一个您可以在标准中翻转并使函数指针/std::function 处理默认参数的开关。普通函数中的默认参数是使用函数声明中的信息处理的，这些信息在 lambda 或函数指针的调用站点不可用。因此，您必须将有关默认值的信息编码到函数类型中，然后为转换和兼容性制定所有非显而易见的规则。

因此，您必须提出一个令人信服的理由，说明为什么会添加这样的功能，并说服委员会。

那么，为什么 lambda 不能采用默认值？

我还没有回答这个问题。但我认为添加它不会是一个非常有用的功能。如果可以的话，我会删除这个答案，但它已被接受。如果可以的话，我会投反对票，但这是我的。生活吧。

Answer 2

我同意没有真正的“技术”限制本身允许 lambdas 中的默认参数在某些情况下工作。它不会破坏您的指针和auto，因为函数的类型不受默认参数的影响。但这也是为什么这不是非常实用的原因。

为什么？

因为默认参数虽然是函数签名的一部分，但不是函数类型的一部分：

[C++11: 1.3.17]:
签名
名称、参数类型列表 (8.3.5) 和封闭命名空间（如果有）
[ 注意： 签名用作名称修改和链接的基础。 ——尾注 ]

[C++11: 8.3.5/6]: [..] 返回类型、parameter-type-list、ref-qualifier和cv-qualifier-seq，但不是默认参数 (8.3.6) 或异常规范 (15.4)，是函数类型的一部分。 [ 注意： 在函数指针、函数引用和成员函数指针的赋值和初始化过程中会检查函数类型。 ——尾注 ]

它们本质上是一种语法糖，由编译器“激活”，能够看到您使用的函数的声明，并在函数调用时注入：

#include <iostream>

void foo(int x = 5)
{
   std::cout << x << '\n';
}

int main()
{
   foo();
}

• 输出：5

默认参数是“可见”。

但是，当您将函数“隐藏”在指针后面时：

int main()
{
    void (*bar)(int) = &foo;
    bar();
}

• 错误：too few arguments to function

bar 的类型是正确的，并且编译器知道 foo 有一个默认值，但是根本没有 direct 语法可以在调用 @987654330 时通知编译器@ 那bar 也是foo。当然，在这种微不足道的场景中，它可以通过观察分配来解决问题，但这很难成为更广泛论点的理由。

出于同样的原因，仅在调用站点不可见的定义中声明的默认参数几乎是无用的：

// a.h
void foo(int);

// a.cpp
#include "a.h"
#include <iostream>

void foo(int x = 5)
{
   std::cout << x << '\n';
}

// main.cpp
#include "a.h"

int main()
{
    foo();
}

• main.cpp 中的错误：too few arguments to function

我想这就是原因：

[C++11: 8.3.6/4]: [..] 不同范围内的声明具有完全不同的默认参数集。 [..]

我们被允许为类非模板成员函数定义“堆积”默认参数 ([C++11 8.3.6/6])；该示例表明此默认值仍将仅适用于同一个 TU，这遵循我们在上面的第二个代码 sn-p 中看到的行为。

因此，如果默认参数不是函数类型的一部分，并且必须对调用站点明确可见，那么只有少数人为设计的极端情况对 lambdas 有用，即当它们在与创建它们的范围相同的范围内被调用，因此编译器可以轻松地弄清楚如何“填充”调用 lambda 的默认参数，那么，那有什么意义呢？不多，我告诉你。

Answer 3

正如问题的 cmets 所暗示的那样，可能没有技术 理由不存在默认参数。但另一个问题是“默认参数是否有实际原因？”我认为这个问题的答案是“不”，这就是原因。

为了调用 lambda，您可以做的一件事是立即调用它

[] { printf("foo"); }();

如果有的话，我确信它的用途有限，所以让我们继续吧。调用 lambda 的唯一另一种方法是先将其绑定到变量，这里有几个选项。

1. 使用自动。所以我们得到auto foo = [] { printf("foo"); }; foo();
2. 将其绑定到函数指针：void (*foo)() = [] { printf("foo"); }; foo()。当然，这仅在 lambda 未捕获时才有效。
3. 通过将 lambda 传递给函数或函数模板来执行 1 或 2 的等效操作。

现在让我们来看看默认参数在每种情况下的用处

1. 在这种情况下，我们直接调用 lambda，因此代码可能足够紧密，我们不会使用各种数量的参数调用 lambda。如果我们是，lambda 可以（应该？）可能被重构为更通用的组件。我没有看到任何实际的好处。
2. （见 1）
3. 我们将 lambda 传递给另一个函数。我也没有看到这里默认参数的实际好处。回想一下好的旧仿函数（可以有默认参数）——我不能说我知道有太多函数依赖于默认参数，即使这些函数也存在。由于 lambdas 实际上只是函子，因此这种观察没有理由突然改变。

我认为这些点足以说明 lambda 的默认参数真的没那么有用。另外，我看到有些人在谈论 lambda 类型的问题，如果它有默认参数，但这是一个非 IMO 问题。您总是可以编写自己的仿函数来做同样的事情，并且 有 有默认参数。另外，关于降级为函数指针，也没什么好说的。取一个正常的函数

void func(int i = 0)
{
}

并获取它的地址。你得到了什么？一个void (*)(int)。 lambda 没有理由遵循不同的规则。

Answer 4

我已经阅读了其中的一些回复，并且每个人（根据我阅读的内容 tl;dr）都提到了类型系统中的限制。这真的和那个没有任何关系。虽然一个函数的类型包括所有参数，无论是否默认，但一个有默认参数的函子可以被认为是一个模糊函数，直到你看到它的类型才会出现。

由于 lambda 是简化函子使用的语法糖，并带有一些很酷的类型推导。当它被编译器归结并转换时，当它有捕获时是一个函子（如果没有捕获则为一个函数）。所以真的没有理由不能在 lambda 中使用它。观察：

#include<functional>
#include<iostream>

int main()
{
    // my lambda as written as a functor.  Not pretty eh?  But it works. o.O
    struct {
    void operator()(char const* x = "default") {
         std::cout << x << std::endl;
    } } fn;

    fn("Hi");
    fn();
    std::function<void(char const*)> fn_copy_1 = fn;
    std::function<void()>            fn_copy_0 = fn;
    fn_copy_1("there");
    fn_copy_0();
    return 0;
}

结果 (running example here):

Hi
default
there
default

所有类型系统都没有任何更改。

那么，为什么会有这样的限制呢？我的猜测，没有人认为它会有用，如果不实施，测试的东西就会更少。用户称他们需要功能 X 时，会将事物添加到语言中。如果没有人要求它并且没有足够的价值与之相关联，那么它就不会被添加。这并不是说以后不能加，而是有需求的时候才加。