计算 lambda 中参数的数量

Question

我需要知道 lambda 参数的确切数量。我不关心他们的类型，我只需要一个计数。

auto lambda0 = [&]() { ... };
auto lambda1 = [&](int32_t a) { ... };
auto lambda2 = [&](int32_t a, auto b) { ... };

lambda_details<decltype(lambda0)>::argument_count; // Equals 0
lambda_details<decltype(lambda1)>::argument_count; // Equals 1
lambda_details<decltype(lambda2)>::argument_count; // Equals 2

检测可变 lambda 也很好，这样我也可以处理这种边缘情况。

auto lambda_variadic = [&](auto... args){ ... };

lambda_details<decltype(lambda_variadic)>::is_variadic; // Equals true

我怎样才能得到这些信息？

Answer 1

我不知道计算通用 lambda 的所有参数的方法 [edit：但是 yuri kilochek 知道怎么做：查看他的答案以获得一个很好的解决方案].

对于非泛型 lambda，如 Igor Tandetnik 所建议，您可以检测指向 operator() 的指针的类型（return 和参数）并对参数进行计数。

内容如下

// count arguments helper
template <typename R, typename T, typename ... Args>
constexpr std::size_t  cah (R(T::*)(Args...) const)
 { return sizeof...(Args); }

// count arguments helper
template <typename R, typename T, typename ... Args>
constexpr std::size_t  cah (R(T::*)(Args...))
 { return sizeof...(Args); }

template <typename L>
constexpr auto countArguments (L)
 { return cah(&L::operator()); }

但是，不幸的是，当您引入 auto 参数时，这不起作用，因为使用 auto 参数，您可以在模板函数中转换 operator()。

关于检测可变 lambda，您可以检测一个只有可变参数列表的函数（让我称之为 "pure variadic"），就像您的 lambda_variadic 一样，尝试用零和具有（通过示例）给定类型的 50 个参数。

我的意思如下

template <typename T, std::size_t>
struct getType
 { using type = T; };

template <typename T, std::size_t N>
using getType_t = typename getType<T, N>::type;

// isPureVariadic arguments helper
template <typename T>
constexpr std::false_type ipvh (...);

// isPureVariadic arguments helper
template <typename T, typename F, std::size_t ... Is>
constexpr auto ipvh (F f, std::index_sequence<Is...>)
   -> decltype( f(std::declval<getType_t<T, Is>>()...), std::true_type{} );

template <typename F>
constexpr bool isPureVariadic (F f)
 { return
      decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<0u>{}))::value
   && decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<50u>{}))::value; }

但这并不完美，因为会出现误报和漏报。

一个问题是，当你用 "not pure variadic lambda" 作为

检查它时

 auto lambda_variadic2 = [&](std::string, auto... args){ ... };

这是可变的，但第一个参数不接受 int，未被检测为 "pure variadic"；不幸的是下面的 lambda

 auto lambda_variadic3 = [&](long, auto... args){ ... };

被检测为 "pure variadic" 因为第一个参数接受 int.

为避免此问题，您可以修改函数以检查具有两种不兼容类型的 50 个参数的调用；举个例子

template <typename F>
constexpr bool isPureVariadic (F f)
 { return
      decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<0u>{}))::value
   && decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<50u>{}))::value
   && decltype(ipvh<std::string>(f, std::make_index_sequence<50u>{}))::value; }

另一个问题是被检测为 "pure virtual" 非可变通用 lambda 函数接收的参数数量高于检查的数量（在示例中为 50）。

并且仍然存在此解决方案未将 lambda_variadic2（非纯可变参数 lambda）检测为可变参数的问题。

以下是一个完整的编译示例，是我能想到的关于你的问题的最佳示例

#include <iostream>
#include <utility>
#include <type_traits>

// count arguments helper
template <typename R, typename T, typename ... Args>
constexpr std::size_t  cah (R(T::*)(Args...) const)
 { return sizeof...(Args); }

// count arguments helper
template <typename R, typename T, typename ... Args>
constexpr std::size_t  cah (R(T::*)(Args...))
 { return sizeof...(Args); }

template <typename L>
constexpr auto countArguments (L)
 { return cah(&L::operator()); }

template <typename T, std::size_t>
struct getType
 { using type = T; };

template <typename T, std::size_t N>
using getType_t = typename getType<T, N>::type;

// isPureVariadic arguments helper
template <typename T>
constexpr std::false_type ipvh (...);

// isPureVariadic arguments helper
template <typename T, typename F, std::size_t ... Is>
constexpr auto ipvh (F f, std::index_sequence<Is...>)
   -> decltype( f(std::declval<getType_t<T, Is>>()...), std::true_type{} );

template <typename F>
constexpr bool isPureVariadic (F f)
 { return
      decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<0u>{}))::value
   && decltype(ipvh<int>(f, std::make_index_sequence<50u>{}))::value; }


int main() {
   auto lambda0 = [&]() {};
   auto lambda1 = [&](int) {};
   auto lambda2 = [&](int, auto) {};
   auto lambda3 = [&](auto...) {};

   std::cout << countArguments(lambda0) << std::endl;
   std::cout << countArguments(lambda1) << std::endl;
   // std::cout << countArguments(lambda2) << std::endl; // compilation error
   // std::cout << countArguments(lambda3) << std::endl; // compilation error

   std::cout << isPureVariadic(lambda0) << std::endl;
   std::cout << isPureVariadic(lambda1) << std::endl;
   std::cout << isPureVariadic(lambda2) << std::endl;
   std::cout << isPureVariadic(lambda3) << std::endl;
}

Answer 2

您可以通过重载转换运算符创建一个可以进入任何参数的对象。从那里开始测试是否可以使用给定数量的此类参数调用 lambda，从任意大数开始倒数。如果 lambda 恰好在第一次尝试时可调用（给定任意大量参数），我们可以假设它是可变的：

#include <iostream>
#include <utility>
#include <type_traits>


struct any_argument {
    template <typename T>
    operator T&&() const;
};


template <typename Lambda, typename Is, typename = void>
struct can_accept_impl
: std::false_type
{};

template <typename Lambda, std::size_t ...Is>
struct can_accept_impl<Lambda, std::index_sequence<Is...>, 
                       decltype(std::declval<Lambda>()(((void)Is, any_argument{})...), void())>
: std::true_type
{};

template <typename Lambda, std::size_t N>
struct can_accept
: can_accept_impl<Lambda, std::make_index_sequence<N>>
{};


template <typename Lambda, std::size_t Max, std::size_t N, typename = void>
struct lambda_details_impl
: lambda_details_impl<Lambda, Max, N - 1>
{};

template <typename Lambda, std::size_t Max, std::size_t N>
struct lambda_details_impl<Lambda, Max, N, std::enable_if_t<can_accept<Lambda, N>::value>>
{
    static constexpr bool is_variadic = (N == Max);
    static constexpr std::size_t argument_count = N;
};

template <typename Lambda, std::size_t Max = 50>
struct lambda_details
: lambda_details_impl<Lambda, Max, Max>
{};


int main()
{
    auto lambda0 = []() {};
    auto lambda1 = [](int a) {};
    auto lambda2 = [](int a, auto b) {};
    auto lambda3 = [](int a, auto b, char = 'a') {};
    auto lambda4 = [](int a, auto b, char = 'a', auto...) {};

    std::cout << lambda_details<decltype(lambda0)>::is_variadic << " " << lambda_details<decltype(lambda0)>::argument_count << "\n"; // 0 0
    std::cout << lambda_details<decltype(lambda1)>::is_variadic << " " << lambda_details<decltype(lambda1)>::argument_count << "\n"; // 0 1
    std::cout << lambda_details<decltype(lambda2)>::is_variadic << " " << lambda_details<decltype(lambda2)>::argument_count << "\n"; // 0 2
    std::cout << lambda_details<decltype(lambda3)>::is_variadic << " " << lambda_details<decltype(lambda3)>::argument_count << "\n"; // 0 3
    std::cout << lambda_details<decltype(lambda4)>::is_variadic << " " << lambda_details<decltype(lambda4)>::argument_count << "\n"; // 1 50
}

Answer 3

我已经使用@yuri kilochek 的答案的修改版本解决了它。

我们不是从 50 个参数开始递减计数，而是从零开始递增计数。当我们得到匹配时，我们知道调用 lambda 所需的最少参数数量。然后我们继续搜索直到一个合理的最大值，看看是否有最大数量的参数（当你有默认参数时会发生这种情况）。

如果达到参数计数限制，我们假设 lambda 是可变的。

此实现显着减少了非可变 lambda 的模板实例化数量。它还为我们提供了所有 lambda 的最小参数量，以及任何非可变 lambda 的最大参数量。

再次感谢 Yuri Kilochek 为这个优雅的解决方案奠定了基础。查看他的回答以了解有关实施的更多详细信息。

struct any_argument
{
    template <typename T>
    operator T && () const;
};

template <typename Lambda, typename Is, typename = void>
struct can_accept_impl : std::false_type
{};

template <typename Lambda, std::size_t ...Is>
struct can_accept_impl <Lambda, std::index_sequence<Is...>, decltype(std::declval<Lambda>()(((void)Is, any_argument{})...), void())> : std::true_type
{};

template <typename Lambda, std::size_t N>
struct can_accept : can_accept_impl<Lambda, std::make_index_sequence<N>>
{};

template <typename Lambda, std::size_t N, size_t Max, typename = void>
struct lambda_details_maximum
{
    static constexpr size_t maximum_argument_count = N - 1;
    static constexpr bool is_variadic = false;
};

template <typename Lambda, std::size_t N, size_t Max>
struct lambda_details_maximum<Lambda, N, Max, std::enable_if_t<can_accept<Lambda, N>::value && (N <= Max)>> : lambda_details_maximum<Lambda, N + 1, Max>
{};

template <typename Lambda, std::size_t N, size_t Max>
struct lambda_details_maximum<Lambda, N, Max, std::enable_if_t<can_accept<Lambda, N>::value && (N > Max)>>
{
    static constexpr bool is_variadic = true;
};

template <typename Lambda, std::size_t N, size_t Max, typename = void>
struct lambda_details_minimum : lambda_details_minimum<Lambda, N + 1, Max>
{
    static_assert(N <= Max, "Argument limit reached");
};

template <typename Lambda, std::size_t N, size_t Max>
struct lambda_details_minimum<Lambda, N, Max, std::enable_if_t<can_accept<Lambda, N>::value>> : lambda_details_maximum<Lambda, N, Max>
{
    static constexpr size_t minimum_argument_count = N;
};

template <typename Lambda, size_t Max = 50>
struct lambda_details : lambda_details_minimum<Lambda, 0, Max>
{};

另一个需要注意的重要事项是 any_argument 不会自动与运算符很好地配合。如果你想让它与操作的 auto 个参数一起工作（例如 [](auto a) { return a * 2; }），你将不得不重载每一个。它最终看起来更像这样：

struct any_argument
{
    template <typename T> operator T && () const;

    any_argument& operator ++();
    any_argument& operator ++(int);
    any_argument& operator --();
    any_argument& operator --(int);

    template <typename T> friend any_argument operator + (const any_argument&, const T&);
    template <typename T> friend any_argument operator + (const T&, const any_argument&);
    template <typename T> friend any_argument operator - (const any_argument&, const T&);
    template <typename T> friend any_argument operator - (const T&, const any_argument&);
    template <typename T> friend any_argument operator * (const any_argument&, const T&);
    template <typename T> friend any_argument operator * (const T&, const any_argument&);
    template <typename T> friend any_argument operator / (const any_argument&, const T&);
    template <typename T> friend any_argument operator / (const T&, const any_argument&);

    // And every other operator in existence
};

计算 lambda 中参数的数量

Count the number of arguments in a lambda

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