Lambda表达式作为类模板参数

Question

Lambda表达式作为类模板参数

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lambda表达式可以用作类模板参数吗？（注意这是一个非常不同的问题，与此问题不同，该问题询问的是lambda表达式本身是否可以成为模板。）

我想知道是否可以像以下这样做：

template <class Functor> 
struct Foo { };
// ...
Foo<decltype([]()->void { })> foo;

这在一些情况下会很有用，比如一个类模板有各种参数，如equal_to或其他通常被实现为单行函数对象的参数。例如，假设我想要实例化一个使用自定义等式比较函数的哈希表。我希望能够像这样说：

typedef std::unordered_map<
  std::string,
  std::string,
  std::hash<std::string>,
  decltype([](const std::string& s1, const std::string& s2)->bool 
    { /* Custom implementation of equal_to */ })
  > map_type;

但是我在GCC 4.4和4.6上测试了一下，似乎不起作用，这显然是因为由lambda表达式创建的匿名类型没有默认构造函数。（我记得boost::bind也有类似的问题。）标准草案是否允许这样做，还是我错了，允许这样做，只是GCC在实现上落后了？

- Channel72

正如其他人所评论的那样，这在c++20中是可能的。以下是一个使用它来传递任意数据到模板并绕过NTTP限制的示例：https://compiler-explorer.com/z/Ed5ob7jes - mnesarco

5个回答

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C++20的答案：是的！

你完全可以像这样做：

Foo<decltype([]()->void { })> foo;

由于C++20允许在未求值的上下文中使用无状态lambda表达式。

- Ap31

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@Xeo已经向你解释了原因，因此我将提供一个解决方法。

在很多情况下，您不希望为闭包命名，在这种情况下，您可以使用 std::function，它是一种类型：

typedef std::unordered_map<
  std::string,
  std::string,
  std::hash<std::string>,
  std::function<bool(std::string const&, std::string const&)>
  > map_type;

请注意，它精确地捕获了函数的签名，不多也不少。

然后，在构建map时，您可以简单地编写lambda表达式。

请注意，对于unordered_map，如果您更改相等比较，则最好更改哈希以匹配行为。相等的对象应具有相同的哈希值。

- Matthieu M.

3

不太有用，因为std::function不包含实际lambda类型所具有的operator()行为。 - Ben Voigt

1

@BenVoigt：它有什么不同之处吗？我认为 std::function 基于 boost::function，它们的行为是相同的，不是吗？ - Joseph Garvin

@Joseph：行为包含在特定的function实例中。但是模板仅使用类型，而不是实例，因此没有行为。哈希表实现将在每次想要调用函数对象时创建一个新实例，而function是抽象的--它无法被实例化。 - Ben Voigt

1

@BenVoigt：如果调用默认构造的function，它会抛出std::bad_function_call异常（基本上是无用的）。这意味着在构建map_type实例时，除了提供用于存储的类型之外，还应该提供一个比较函数实例，例如lambda表达式。请注意，比较对象仅在构建时构建一次，而不是在每次调用时都构建。如果您要求它具有状态，则可以是有状态的，而且该函数不是抽象的。真的。[请参阅文档。]（http://en.cppreference.com/w/cpp/utility/functional/function） - Matthieu M.

1

@SohailSi：不，2011年的时候我还没有足够的先见之明去猜测C++20会包含什么。 - Matthieu M.

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使用闭包是无法做到这一点的，因为状态不包含在类型中。

如果您的lambda表达式是无状态的（没有捕获变量），那么您应该没问题。在这种情况下，lambda表达式会衰减成普通函数指针，您可以将其用作模板参数，而不是某个lambda类型。

然而，gcc并不喜欢这样做。http://ideone.com/bHM3n

- Ben Voigt

使用Xeo发布的解决方法，您可以使用捕获...您只需要将lambda传递给unordered_map构造函数（因为它无法自己构造）。 - ijprest

1

@ijpriest：我在Xeo的回答中没有看到任何传递lambda对象的内容。lambda对象是为了传递给decltype而创建的。这并不意味着更复杂的用法不可能，但我认为你需要将lambda放在全局范围内以命名模板实例，这会排除捕获的可能性。你可以像@DeadMG建议的那样使用std::function和在运行时指定的lambda对象的组合，但这会牺牲编译时多态的效率。 - Ben Voigt

2

@ijprest -- 不行，你不能使用Xeo发布的解决方法。尝试这样做会出现类似于这样的错误：error: use of deleted function ‘<lambda(int, int)>::<lambda>()’。 - Periata Breatta

@PeriataBreatta：因此我使用了“传递lambda表达式...无法自行构造”的限定词。您需要调用unordered_map构造函数的长形式，该构造函数允许您将lambda的实例作为最后一个参数传递。 - ijprest

@ijprest - 是的...不幸的是，并非所有的模板类都有这样长的构造函数。 :( - Periata Breatta

@ijprest：当这个答案被写出来时，本地类型不允许作为模板参数。这就是为什么我之前评论说“需要将lambda放在全局范围内才能命名模板实例”。这个限制最终在新的C++标准中得到了解除，使得这种情况成为可能。 - Ben Voigt

0

你需要使用运行时抽象类型，例如 std::function，或者将该类型作为本地变量或模板类的一部分来创建。

- Puppy

2

我认为目标是让类型表达行为，而std::function仅表达签名。 - Ben Voigt

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Xeo · Accepted Answer

截至C++20，这个答案已经过时。C++20引入了无状态lambda在未求值的上下文中1:

最初设计此限制是为了防止lambda出现在函数签名中，因为lambda需要具有唯一类型，这将导致符号重载方面的问题。但是，该限制比必要的更强，并且确实可以在不使用该限制的情况下实现相同的效果。

仍然存在一些限制（例如lambda仍然无法出现在函数签名中），但所描述的用例现在完全有效，不再需要声明变量。

我在问您是否能够执行以下操作：

Foo<decltype([]()->void { })> foo;

不行，因为lambda表达式不能出现在未求值的上下文中（例如decltype和sizeof等）。C++0x FDIS，5.1.2 [expr.prim.lambda] p2 lambda表达式的求值会产生一个prvalue临时对象(12.2)，称为闭包对象。lambda表达式不得出现在未求值的操作数中(Clause 5)。[注意:闭包对象的行为类似于函数对象(20.8)。—结尾注释]。

您需要先创建一个特定的lambda，然后再对其使用decltype：

auto my_comp = [](const std::string& left, const std::string& right) -> bool {
  // whatever
}

typedef std::unordered_map<
  std::string,
  std::string,
  std::hash<std::string>,
  decltype(my_comp)
  > map_type;

那是因为每个lambda-derived闭包对象可能具有完全不同的类型，毕竟它们就像匿名函数一样。