可变参数模板、类型推导和 std::function

Question

我正在尝试创建一个模板函数，可以将具有任何类型和数量参数的其他函数传递给它，并将其绑定到 std::function。我设法做到了：

#include <iostream>
#include <functional>

int foo(int bar)
{
  std::cout << bar << std::endl;
  return bar;
}

template <typename Ret, typename... Args>
std::function<Ret (Args...)> func(std::function<Ret (Args...)> f)
{
  return f;
}

int main()
{
  //auto barp = func(foo); // compilation error
  auto bar  = func(std::function<void (int)>(foo));

  bar (0); // prints 0
}

我只想调用 auto barp = func(foo); 并推导出类型，但是这一行给出了以下编译错误：

error: no matching function for call to ‘func(void (&)(int))’
    auto barp = func(foo);
                        ^
note: candidate is:
note: template<class Ret, class ... Args> std::function<_Res(_ArgTypes ...)> func(std::function<_Res(_ArgTypes ...)>)
 std::function<Ret (Args...)> func(std::function<Ret (Args...)> f)
                              ^
note:   template argument deduction/substitution failed:
note:   mismatched types ‘std::function<_Res(_ArgTypes ...)>’ and ‘int (*)(int)’
   auto barp = func(foo);
                       ^

为什么要尝试将 std::function<_Res(_ArgTypes ...)> 与 int (*)(int) 匹配？我觉得我应该让编译器以某种方式将 _Res(_ArgTypes ...) 扩展为 int(int)，但是如何？

Answer 1

函数不是 std::function，它可以转换为一个。但是，您可以推导出函数的参数，除非对重载有歧义。

#include <iostream>
#include <functional>

int foo(int bar)
{
  std::cout << bar << std::endl;
  return 0;
}

// Will cause error.
//int foo(double); 

template <typename Ret, typename... Args>
std::function<Ret (Args...)> func(Ret f(Args...))
{
  return f;
}

int main()
{
  auto bar = func(foo);
  bar (0); // prints 0
}

你想用原来的std::function做的和这个类似，更明显是行不通的：

template<typename T>
struct A
{
  A(T);  
};

template<typename T>
void func(A<T> a);

int main()
{
    func(42);
}

42 不是 A，但它可以转换为一个。但是，将其转换为一个需要 T 已知。

Answer 2

您的代码在语义上等同于（如果已编译）：

int foo(int x){
    std::cout << x << std::endl;
    return x;
}

int main(){
    auto bar = [](int x){ return foo(x); };
    bar(0);
}

除了 return x 部分，但这只是我纠正你未定义的行为。

你的返回 std::function 的函数是非常不必要的，除了可能是为了减少输入。

您可以在没有包装函数的情况下轻松使用 std::functions 构造函数。

但是，还是。

做你想做的事，你应该传递函数指针本身；没有不可能的转换。

试试这个：

int foo(int x){
    return x + 1;
}

template<typename Ret, typename ... Args>
auto func(Ret(*fp)(Args...)) -> std::function<Ret(Args...)>{
    return {fp};
}

int main(){
    auto bar = func(foo);
    std::cout << bar(0) << std::endl; // outputs '1'
}

您的代码不起作用的原因是当您将参数传递给 func 时试图进行隐式转换。

正如我所说，您的代码目前在语义上等同于我在上面使用 lambda 表达式显示的示例。我强烈建议在需要函数包装的地方只使用 lambda 表达式！它们更加灵活，并且是语言的核心部分，而不是库功能。

记住，非捕获 lambda 可以转换为函数指针；所以以下是符合的：

int main(){
    int(*bar)(int) = [](int x){ return x + 1; };
    std::cout << bar(0) << std::endl;
}

并且要在 post 中具有您想要的类似功能，我们可以这样写：

int main(){
    auto func = +[](int x){ return x + 1; };

    std::cout << "foo(5) = " << func(5) << std::endl;

    func = [](int x){ return x * 2; };

    std::cout << "bar(5) = " << func(5) << std::endl;
}

注意我们没有乱用函数指针声明或库类型吗？ read/write 对每个人都好得多。 One thing to notice in this example is the unary + operator; to perform a conversion to function pointer before assigning it to the variable. 它实际上看起来非常实用，这似乎是您在这里想要实现的目标。

Answer 3

尝试通过 operator():

解开函子（lambda 和 std::function）

#include <iostream>
#include <functional>

int foo(int bar)
{
    std::cout << bar << std::endl;
    return 0;
}

template<typename /*Fn*/>
struct function_maker;

template<typename RTy, typename... ATy>
struct function_maker<RTy(ATy...)>
{
    template<typename T>
    static std::function<RTy(ATy...)> make_function(T&& fn)
    {
        return std::function<RTy(ATy...)>(std::forward<T>(fn));
    }
};

template<typename /*Fn*/>
struct unwrap;

template<typename CTy, typename RTy, typename... ATy>
struct unwrap<RTy(CTy::*)(ATy...) const>
    : function_maker<RTy(ATy...)> { };

template<typename CTy, typename RTy, typename... ATy>
struct unwrap<RTy(CTy::*)(ATy...)>
    : function_maker<RTy(ATy...)> { };

template<typename T>
auto func(T f)
    -> decltype(unwrap<decltype(&T::operator())>::make_function(std::declval<T>()))
{
    return unwrap<decltype(&T::operator())>::make_function(std::forward<T>(f));
}

int main()
{
    //auto barp = func(foo); // compilation error
    auto bar = func(std::function<void(int)>(foo));

    auto bar2 = func([](int)
    {
        // ...
    });

    bar(0); // prints 0
}

Demo

可变参数模板、类型推导和 std::function

Variadic templates, type deduction and std::function

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std-function