具有可变参数模板的功能组合

Question

我的目标是让函数组合使用这种精确语法：

int main() {
    Function<std::string, int> f([](const std::string& s) {return s.length();});
    Function<int, double> g([](int x) {return x + 0.5;});
    Function<double, int> h([](double d) {return int(d+1);});
    std::cout << compose(g, f, "hello") << '\n';  // g(f("hello")) = 5.5
    std::cout << compose(h, g, f, "hello") << '\n';  // h(g(f("hello"))) = 6
}

通过稍微更改语法，使 "hello" 参数在前面，我可以轻松地使用以下代码：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>
#include <string>

template <typename D, typename R>
struct Function {
    using domain = const D&;
    using range = R;
    using function = std::function<range(domain)>;
    const function& f;
    Function (const function& f) : f(f) {}
    range operator()(domain x) const {return f(x);}
};

template <typename... Ts>
struct LastType {
    using Tuple = std::tuple<Ts...>;
    using type = typename std::tuple_element<std::tuple_size<Tuple>::value - 1, Tuple>::type;
};

template <typename F, typename G>
typename G::range compose (const typename F::domain& x, const G& g, const F& f) {
    return g(f(x));
}

template <typename F, typename... Rest>
auto compose (const typename LastType<Rest...>::type::domain& x, const F& f, const Rest&... rest) {
    return f(compose(x, rest...));
}

int main() {
    Function<std::string, int> f([](const std::string& s) {return s.length();});
    Function<int, double> g([](int x) {return x + 0.5;});
    Function<double, int> h([](double d) {return int(d+1);});
    std::cout << compose("hello", g, f) << '\n';  // g(f("hello")) = 5.5
    std::cout << compose("hello", h, g, f) << '\n';  // h(g(f("hello"))) = 6
}

完成之后，我认为调整上面的代码以便获得我想要的确切语法（即 "hello" 位于列表末尾）将是一项微不足道的任务，但是它变得比我想象的更难。我尝试了以下未编译的操作：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>
#include <string>

template <typename D, typename R>
struct Function {
    using domain = const D&;
    using range = R;
    using function = std::function<range(domain)>;
    const function& f;
    Function (const function& f) : f(f) {}
    range operator()(domain x) const {return f(x);}
};

template <typename F, typename G>
typename G::range compose (const G& g, const F& f, const typename F::domain& x) {
    return g(f(x));
}

template <typename F, typename... Rest>
auto compose (const F& f, const Rest&... rest) {
    return f(compose(rest...));
}

int main() {
    Function<std::string, int> f([](const std::string& s) {return s.length();});
    Function<int, double> g([](int x) {return x + 0.5;});
    Function<double, int> h([](double d) {return int(d+1);});
    std::cout << compose(g, f, "hello") << '\n';  // g(f("hello")) = 5.5
    std::cout << compose(h, g, f, "hello") << '\n';  // h(g(f("hello"))) = 6
}

而且我不知道如何修复它。谁能帮我解决这个问题？

我想出的一个新想法是定义 compose_，它将重新排序 args... 的参数（通过一些 std::tuple 操作），以便第一个元素最后，然后将该参数包传递给 compose。虽然这看起来很乱，但即使可行，也必须有更直接（和更短）的解决方案。

Answer 1

这样怎么办？

#include <iostream>    
#include <functional>
#include <tuple>
#include <string>

template <typename D, typename R>
struct Function {
    using domain = const D&;
    using range = R;
    using function = std::function<range(domain)>;
    const function& f;
    Function (const function& f) : f(f) {}
    range operator()(domain x) const {return f(x);}
};

template <typename F, typename X = typename F::domain>
typename F::range compose (const F& f, const X & x) {
    return f(x);
}

template <typename F, typename... Rest>
typename F::range  compose (const F& f, const Rest&... rest) {
    return f(compose(rest...));
}

int main() {
    Function<std::string, int> f([](const std::string& s) {return    s.length();});
    Function<int, double> g([](int x) {return x + 0.5;});
    Function<double, int> h([](double d) {return int(d+1);});
    std::cout << compose(g, f, "hello") << '\n';  // g(f("hello")) = 5.5
    std::cout << compose(h, g, f, "hello") << '\n';  // h(g(f("hello"))) = 6
}

您只能在 c++14 中使用 auto 作为 compose() 的返回类型（如果我没记错的话）。

您的版本无法编译，因为您的 compose() 可变参数版本使用 N 个可变参数类型和 N 个参数，而最终版本（非可变参数）使用 2 个类型和 3 个参数。换句话说，可变参数版本丢失了最后一个参数。您的版本无法编译，因为从未使用过最终版本（非可变版本）：编译器选择可变版本。添加 typename X = typename F::domain（并将 const typename F::domain& 更改为 const X&）最终版本是首选，您的代码应该编译（至少使用 c++14）[由 Piotr Skotnicki 更正；谢谢]

p.s.: 对不起我的英语不好。

Answer 2

看起来下面的方法也有效：

template <typename T>
const T& compose (const T& t) {
    return t;
}

template <typename F, typename... Rest>
typename F::range compose(const F& f, Rest... rest) {
    return f(compose(rest...));
}

具有可变参数模板的功能组合

Functional composition with variadic templates

c++

templates

variadic

variadic-templates

c++11