Question

我经常使用boost.lambda（和phoenix）在C ++中定义lambda函数。我非常喜欢它们的多态属性，它们表示的简单性以及它们在C ++中进行函数式编程的方式变得如此简单。在某些情况下，它甚至更清晰，更易读（如果您习惯于阅读它们），可以使用它们来定义小函数并在静态范围内命名它们。

存储这些类似于传统功能的功能的方法是在boost::function

中捕获它们

const boost::function<double(double,double)> add = _1+_2;

但问题是这样做的运行时效率低下。尽管此处add函数是无状态的，但返回的lambda类型不为空且其sizeof大于1（因此boost::function默认ctor和copy ctor将涉及new ）。我真的怀疑编译器或boost方面有一种机制来检测这种无状态并生成相当于使用的代码：

double (* const add)(double,double) = _1+_2; //not valid right now

当然可以使用c ++ 11 auto，但是变量不能在非模板化的上下文中传递。我终于设法做了我想做的事，使用以下方法：

#include <boost/lambda/lambda.hpp>
using namespace boost::lambda;

#include <boost/type_traits.hpp>
#include <boost/utility/result_of.hpp>
using namespace boost;


template <class T>
struct static_lambda {

    static const T* const t;

    // Define a static function that calls the functional t
    template <class arg1type, class arg2type>
    static typename result_of<T(arg1type,arg2type)>::type 
        apply(arg1type arg1,arg2type arg2){
        return (*t)(arg1,arg2); 
    }

    // The conversion operator
    template<class func_type>
    operator func_type*() {
       typedef typename function_traits<func_type>::arg1_type arg1type;
       typedef typename function_traits<func_type>::arg2_type arg2type;
       return &static_lambda<T>::apply<arg1type,arg2type>;
    }
};

template <class T>
const T* const static_lambda<T>::t = 0;

template <class T>
static_lambda<T> make_static(T t) {return static_lambda<T>();}

#include <iostream>
#include <cstdio>


int main() {
    int c=5;
    int (*add) (int,int) = make_static(_1+_2);
    // We can even define arrays with the following syntax
    double (*const func_array[])(double,double) = {make_static(_1+_2),make_static(_1*_2*ref(c))};
    std::cout<<func_array[0](10,15)<<"\n";
    std::fflush(stdout);
    std::cout<<func_array[1](10,15); // should cause segmentation fault since func_array[1] has state
}

使用gcc编译4.6.1此程序的输出是（无论优化级别如何）：

25
Segmentation fault

正如所料。在这里，我保留一个指向lambda表达式类型的静态指针（尽可能为const用于优化目的）并将其初始化为NULL。这样，如果您尝试使用state“静态化”lambda表达式，您肯定会遇到运行时错误。如果你静态化了一个真正无状态的lambda表达式，一切都会成功。

关于问题：

这个方法看起来有点脏，你能想到会导致这种行为异常的任何情况或编译器假设（预期的行为：如果lambda是无状态的，则工作正常，否则会出现段错误。）
当lambda表达式有状态时，你能想到尝试这种方法会导致编译器错误而不是段错误吗？

#include <boost/phoenix.hpp>
using namespace boost::phoenix;
using namespace boost::phoenix::arg_names;

#include <boost/type_traits.hpp>
#include <boost/utility/result_of.hpp>
using boost::function_traits;

template <class T>
struct static_lambda {
    static const T t;

    // A static function that simply applies t
    template <class arg1type, class arg2type>
    static typename boost::result_of<T(arg1type,arg2type)>::type 
    apply(arg1type arg1,arg2type arg2){
    return t(arg1,arg2); 
    }

    // Conversion to a function pointer
    template<class func_type>
    operator func_type*() {
    typedef typename function_traits<func_type>::arg1_type arg1type;
        typedef typename function_traits<func_type>::arg2_type arg2type;
        return &static_lambda<T>::apply<arg1type,arg2type>;
    }
};

template <class T>
const T static_lambda<T>::t; // Default initialize the functional

template <class T>
static_lambda<T> make_static(T t) {return static_lambda<T>();}

#include <iostream>
#include <cstdio>


int main() {
    int (*add) (int,int) = make_static(_1+_2);

    std::cout<<add(10,15)<<"\n";

    int c=5;

    // int (*add_with_ref) (int,int) = make_static(_1+_2+ref(c)); causes compiler error as desired
}

Answer 1

没有办法让这个更干净。您正通过空指针调用成员函数。这是各种未定义的行为，但你已经知道了。
您无法知道Boost.Lambda函数是否为无状态。这是一个黑盒子。 Boost.Phoenix是一个不同的故事。它基于Boost.Proto构建，这是一个DSL工具包，Phoenix发布了它的语法，并为您提供了内省它生成的lambda表达式的钩子。您可以非常轻松地编写Proto算法来查找有状态终端，并在编译时发现它，如果找到任何终端。（但这并没有改变我对上面＃1的回答。）

你说你喜欢Boost的lambda函数的多态性，但是你在上面的代码中没有使用该属性。我的建议：使用C ++ 11 lambda。无状态的已经有一个隐式转换为原始函数指针。这正是您正在寻找的，IMO。

<强> === UPDATE ===

尽管通过空指针调用成员函数是一个可怕的想法（不要这样做，你会失明），你可以默认构建一个 NEW 原始相同类型的lambda对象。如果你将它与上面＃2中的建议结合起来，你可以得到你所追求的东西。这是代码：

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <boost/mpl/bool.hpp>
#include <boost/mpl/and.hpp>
#include <boost/phoenix.hpp>

namespace detail
{
    using namespace boost::proto;
    namespace mpl = boost::mpl;

    struct is_stateless
      : or_<
            when<terminal<_>, std::is_empty<_value>()>,
            otherwise<
                fold<_, mpl::true_(), mpl::and_<_state, is_stateless>()>
            >
        >
    {};

    template<typename Lambda>
    struct static_lambda
    {
        template<typename Sig>
        struct impl;

        template<typename Ret, typename Arg0, typename Arg1>
        struct impl<Ret(Arg0, Arg1)>
        {
            static Ret apply(Arg0 arg0, Arg1 arg1)
            {
                return Lambda()(arg0, arg1);
            }
        };

        template<typename Fun>
        operator Fun*() const
        {
            return &impl<Fun>::apply;
        }
    };

    template<typename Lambda>
    inline static_lambda<Lambda> make_static(Lambda const &l)
    {
        static_assert(
            boost::result_of<is_stateless(Lambda)>::type::value,
            "Lambda is not stateless"
        );
        return static_lambda<Lambda>();
    }
}

using detail::make_static;

int main()
{
    using namespace boost::phoenix;
    using namespace placeholders;

    int c=5;
    int (*add)(int,int) = make_static(_1+_2);

    // We can even define arrays with the following syntax
    static double (*const func_array[])(double,double) = 
    {
        make_static(_1+_2),
        make_static(_1*_2)
    };
    std::cout << func_array[0](10,15) << "\n";
    std::cout << func_array[1](10,15);

    // If you try to create a stateless lambda from a lambda
    // with state, you trigger a static assertion:
    int (*oops)(int,int) = make_static(_1+_2+42); // ERROR, not stateless
}

免责声明：我不是凤凰城的作者。我不知道所有无状态lambda的默认构造能力是否得到保证。

使用MSVC-10.0进行测试。

享受！

来自boost.lambda或boost.phoenix的静态函数

1 个答案: