Question

我想创建一个模板类，它可以存储该函数的函数指针和参数，以便稍后可以使用这些参数调用该函数。

我想写这个普遍的，而不是依赖于参数类型或数字。

以下是使用c ++ 11的可变参数模板的想法：

template<class T, typename... Params>
class LazyEvaluation {
private:
    // Function to be invoked later
    T (*f)(Params...);
    // Params for function f
    Params... storedParams; // This line is not compilable!
    bool evaluated;
    T result;
public:
    // Constructor remembers function pointer and parameters
    LazyEvaluation(T (*f)(Params...),Params... params)
    : f(f),
    storedParams(params) //this line also cannot be compiled
    {}
    // Method which can be called later to evaluate stored function with stored arguments
    operator T&() {
            // if not evaluated then evaluate
            if (! evaluated) {
                    result = f(storedParams...);
                    evaluated = true;
            }
            return result;
     }
}

如果可能的话，我希望这个类类型的公共接口至少是安全的。虽然至少以某种方式获得这项工作更为重要。

我设法以某种方式保存可变数量的参数。但我无法将它们传递给函数f。我会把它写成答案，但我希望你在看到我丑陋的不工作之前考虑一下你自己的解决方案。

我想用Microsoft Visual C ++编译器2012年11月CTP（v120_CTP_Nov2012）编译上面的代码，但最好是存在独立于编译器的解决方案。

谢谢

Answer 1

以下是我试图解决的问题：

可以对参数包进行递归扩展并保存每个参数。功能商店应该这样做。它使用一个（两次重载）辅助函数。

template<typename T>
void storeHelperFunction(void*& memory, T last) {
    *((T*)memory) = last;
    memory = (void*)((char*)memory + sizeof(T));
}

template<typename T, typename... Params>
void storeHelperFunction(void*& memory, T first, Params... rest) {
    storeHelperFunction(memory, first);
    storeHelperFunction(memory, rest...);
}

template<typename... Params>
void store(void* memory, Params... args) {
    // Copy of pointer to memory was done when passing it to this function
    storeHelperFunction(memory, args...);
}

函数存储获取一个指向内存的指针，其中应该保存参数的变量数。

指针可以指向一些动态分配的内存，或者指向大小等于sizeof...(Params)的结构。可以使用模板元编程来构造具有恰好任何所需尺寸的这种结构：

template <int N>
struct allocatorStruct {
    char byte1;
    allocatorStruct<N-1> next;
};

template <>
struct allocatorStruct<1> {};

我不确定标准是什么或其他编译器如何编译它。但是对于任何大于或等于1的N，使用我的编译器sizeof（allocatorStruct）等于N.

因此allocatorStruct<sizeof...(Params)>与Params具有相同的大小。

创建与Params大小相同的内容的另一种方法是使用类型char [sizeof...(Params)]。这样做的缺点是，当您尝试将此类数组作为参数传递时，编译器仅传递指向此数组的指针。这就是为什么最好使用allocatorStruct<sizeof...(Params)>。

现在的主要想法是：

保存该功能时，我们可以将其投射到：T (*)(allocatorStruct<sizeof...(Params)>)。保存函数的参数时，我们可以将它们保存为allocatorStruct<sizeof...(Params)>类型的结构。

参数的大小是相同的。虽然函数指针与函数类型有关，但函数指向的函数将正确获取其数据。

至少我希望如此。根据调用约定，我预计传递的参数可以重新排序或错误，因为从左到右保存参数和从右到左传递的区别。但事实并非如此。使用__cdecl调用约定只传递第一个参数而另一个参数丢失。使用其他调用约定，程序停止工作。

我没有花太多时间调试它并查看内存中的数据（在堆栈上）。它至少是正确的方式吗？

Answer 2

只需使用lambda表达式

// Some function.
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

auto lazyFunc = [] { return add(1, 2); };

std::cout << lazyFunc() << std::endl; // Evaluate function and output result.

如果你真的想要创建一个只用一次（懒惰）评估函数的类，使用可变参数模板，你可以执行类似下面的代码。

我还创建了这样的类，以便每次参数更改时都不必创建新实例。我使用std::tuple来存储给定的参数，并与之前给定的参数进行比较。如果参数不同，则将重新评估该函数。

函数使用std::function包装器传递和存储，因此我不必使用原始函数指针（yuck）。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <utility>
#include <tuple>

template <typename T>
class LazyEvaluation {};

template <typename ReturnType, typename... Params>
class LazyEvaluation<ReturnType(Params...)> {
private:
    std::function<ReturnType(Params...)> func_;
    ReturnType result;
    std::tuple<Params...> oldParams; // Contains the previous arguments.
public:
    explicit LazyEvaluation(std::function<ReturnType(Params...)> func)
        : func_(std::move(func)) {}
    template <typename... Args>
    ReturnType operator() (Args&&... args) {
        auto newParams = std::make_tuple(std::forward<Args>(args)...);

        // Check if new arguments.
        if (newParams != oldParams) {
            result = func_(std::forward<Args>(args)...);
            oldParams = newParams;
            std::cout << "Function evaluated" << std::endl;
        }

        std::cout << "Returned result" << std::endl;
        return result;
    }
};

int main() {
    auto f = [] (int a, int b) {
        return a + b;
    };

    // Specify function type as template parameter.
    // E.g. ReturnType(Param1Type, Param2Type, ..., ParamNType)
    LazyEvaluation<int(int, int)> ld(f);

    std::cout << ld(1, 2) << std::endl;
    std::cout << ld(1, 2) << std::endl;
    std::cout << ld(3, 4) << std::endl;
}

输出：

Function evaluated
Returned result
3
Returned result
3
Function evaluated
Returned result
7

Answer 3

鉴于形成可变指数包的标准机制：

template <std::size_t... I> struct index_sequence {};
template <std::size_t N, std::size_t... I>
struct make_index_sequence : public make_index_sequence<N-1, N-1, I...> {};
template <std::size_t... I>
struct make_index_sequence<0, I...> : public index_sequence<I...> {};

并使用解压缩的元组参数调用函数：

template <typename Function, typename... Types, std::size_t... I>
auto apply_(Function&& f, const std::tuple<Types...>& t, index_sequence<I...>)
  -> decltype(std::forward<Function>(f)(std::get<I>(t)...)) {
  return std::forward<Function>(f)(std::get<I>(t)...);
}

template <typename Function, typename... Types>
auto apply(Function&& f, const std::tuple<Types...>& t)
  -> decltype(apply_(f, t, make_index_sequence<sizeof...(Types)>())) {
  return apply_(f, t, make_index_sequence<sizeof...(Types)>());
}

这非常简单：

template<typename Function, typename... Params>
class LazyEvaluation {
private:
  typedef decltype(std::declval<Function>()(std::declval<Params>()...)) result_type;
  // Function to be invoked later
  Function f;
  // Params for function f
  std::tuple<Params...> storedParams;
  mutable bool evaluated;
  union {
    std::aligned_storage<sizeof(result_type)> space;
    mutable result_type result;
  };

  // Method which can be called later to evaluate stored function with stored arguments
  void evaluate() const {
    // if not evaluated then evaluate
    if (! evaluated) {
      new (&result) result_type{apply(f, storedParams)};
      evaluated = true;
    }
  }

public:
  // Constructor remembers function pointer and parameters
  LazyEvaluation(Function f, Params... params)
    : f(std::move(f)),
      storedParams(std::move(params)...),
      evaluated(false)
  {}
  ~LazyEvaluation() {
    if (evaluated)
      result.~result_type();
  }

  operator result_type&() {
    evaluate();
    return result;
  }

  operator const result_type& () const {
    evaluate();
    return result;
  }
};

template <typename Function, typename... Params>
LazyEvaluation<Function, Params...>
make_lazy(Function&& f, Params&&... params) {
  return {std::forward<Function>(f), std::forward<Params>(params)...};
}

我使用了一个工会和展示位置new来存储评估结果，这样它就不需要是一个默认构造类型，而是一些mutable技巧以便const LazyEvaluator 1}}可以转换为非const实例。

如何使用可变参数模板参数保存可变数量的参数？

3 个答案: