sum.cpp

Question

我是C ++ 11的新手。我正在编写以下递归lambda函数，但它不能编译。

sum.cpp

#include <iostream>
#include <functional>

auto term = [](int a)->int {
  return a*a;
};

auto next = [](int a)->int {
  return ++a;
};

auto sum = [term,next,&sum](int a, int b)mutable ->int {
  if(a>b)
    return 0;
  else
    return term(a) + sum(next(a),b);
};

int main(){
  std::cout<<sum(1,10)<<std::endl;
  return 0;
}

编译错误：

VIMAL @ Linux的718q：〜/书房/ 09C ++ / C ++ 0X /λ＆GT; g ++ -std = c ++ 0x sum.cpp

sum.cpp：在lambda函数中： sum.cpp:18:36：错误：'((<lambda(int, int)>*)this)-><lambda(int, int)>::sum'不能用作函数

gcc版本

gcc版本4.5.0 20091231（实验性）（GCC）

但是，如果我将sum()的声明更改为如下，则可以：

std::function<int(int,int)> sum = [term,next,&sum](int a, int b)->int {
   if(a>b)
     return 0;
   else
     return term(a) + sum(next(a),b);
};

有人可以点亮这个吗？

Answer 1

考虑自动版本与完全指定类型版本之间的区别。 auto 关键字从它初始化的任何内容中推断出它的类型，但是你初始化它需要知道它的类型是什么（在这种情况下，lambda闭包需要知道它捕获的类型）。鸡蛋和鸡蛋问题。

另一方面，完全指定的函数对象的类型不需要“知道”有关分配给它的内容的任何内容，因此lambda的闭包同样可以完全了解它捕获的类型。

考虑对代码的这种轻微修改，它可能更有意义：

std::function<int(int,int)> sum;
sum = [term,next,&sum](int a, int b)->int {
if(a>b)
    return 0;
else
    return term(a) + sum(next(a),b);
};

显然，这不适用于自动。递归lambda函数运行得非常好（至少它们在MSVC中，我对它们有经验），只是它们与类型推断并不真正兼容。

Answer 2

诀窍是将lambda实现作为参数提供给自身，而不是通过捕获。

const auto sum = [term,next](int a, int b) { auto sum_impl=[term,next](int a,int b,auto& sum_ref) mutable { if(a>b){ return 0; } return term(a) + sum_ref(next(a),b,sum_ref); }; return sum_impl(a,b,sum_impl); };

计算机科学中的所有问题都可以通过另一层次的间接解决。我首先在http://pedromelendez.com/blog/2015/07/16/recursive-lambdas-in-c14/
找到了这个简单的技巧
需要C ++ 14而问题出在C ++ 11上，但对大多数人来说可能很有意思。

也可以通过std::function，但可以导致代码更慢。但不总是。看看std::function vs template
的答案

Answer 3

使用C ++ 14，现在很容易制作一个有效的递归lambda而不必承担std::function的额外开销，只需几行代码（从原始代码进行少量编辑）防止用户意外复制）：

template <class F>
struct y_combinator {
    F f; // the lambda will be stored here

    // a forwarding operator():
    template <class... Args>
    decltype(auto) operator()(Args&&... args) const {
        // we pass ourselves to f, then the arguments.
        // [edit: Barry] pass in std::ref(*this) instead of *this
        return f(std::ref(*this), std::forward<Args>(args)...);
    }
};

// helper function that deduces the type of the lambda:
template <class F>
y_combinator<std::decay_t<F>> make_y_combinator(F&& f) {
    return {std::forward<F>(f)};
}

您的原始sum尝试成为：

auto sum = make_y_combinator([term,next](auto sum, int a, int b) {
  if (a>b) {
    return 0;
  }
  else {
    return term(a) + sum(next(a),b);
  }
});

Answer 4

我有另一种解决方案，但只能使用无状态lambda：

void f()
{
    static int (*self)(int) = [](int i)->int { return i>0 ? self(i-1)*i : 1; };
    std::cout<<self(10);
}

这里的诀窍是lambdas可以访问静态变量，你可以将无状态变量转换为函数指针。

您可以将它与标准lambdas一起使用：

void g()
{
    int sum;
    auto rec = [&sum](int i) -> int
    {
        static int (*inner)(int&, int) = [](int& _sum, int i)->int 
        {
            _sum += i;
            return i>0 ? inner(_sum, i-1)*i : 1; 
        };
        return inner(sum, i);
    };
}

它在GCC 4.7中的工作

Answer 5

可以以递归方式调用lambda函数。你唯一需要做的就是通过函数包装器引用它，以便编译器知道它的返回和参数类型（你不能捕获一个变量 - lambda本身 - 尚未定义）

  function<int (int)> f;

  f = [&f](int x) {
    if (x == 0) return 0;
    return x + f(x-1);
  };

  printf("%d\n", f(10));

请注意不要超出包装f的范围。

Answer 6

要在不使用外部类和函数（如vowels := map[rune]rune{ 'a': '3', 'e': '2', } s = strings.Map(func(r rune) rune { if u, ok := vowels[r]; ok { return u } return r }, s)或定点组合器）的情况下使lambda递归，可以在C ++ 14中使用以下构造（live example）：

std::function

打印：

#include <utility>
#include <list>
#include <memory>
#include <iostream>

int main()
{
    struct tree
    {
        int payload;
        std::list< tree > children = {}; // std::list of incomplete type is allowed
    };
    std::size_t indent = 0;
    // indication of result type here is essential
    const auto print = [&] (const auto & self, const tree & node) -> void
    {
        std::cout << std::string(indent, ' ') << node.payload << '\n';
        ++indent;
        for (const tree & t : node.children) {
            self(self, t);
        }
        --indent;
    };
    print(print, {1, {{2, {{8}}}, {3, {{5, {{7}}}, {6}}}, {4}}});
}

注意，应明确指定lambda的结果类型。

Answer 7

我使用std::function<>捕获方法运行了比较递归函数和递归lambda函数的基准。在clang 4.1版上启用完全优化后，lambda版本的运行速度明显变慢。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <chrono>

uint64_t sum1(int n) {
  return (n <= 1) ? 1 : n + sum1(n - 1);
}

std::function<uint64_t(int)> sum2 = [&] (int n) {
  return (n <= 1) ? 1 : n + sum2(n - 1);
};

auto const ITERATIONS = 10000;
auto const DEPTH = 100000;

template <class Func, class Input>
void benchmark(Func&& func, Input&& input) {
  auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (auto i = 0; i != ITERATIONS; ++i) {
    func(input);
  }
  auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2-t1).count();
  std::cout << "Duration: " << duration << std::endl;
}

int main() {
  benchmark(sum1, DEPTH);
  benchmark(sum2, DEPTH);
}

产生结果：

Duration: 0 // regular function
Duration: 4027 // lambda function

（注意：我还确认了一个从cin获取输入的版本，以便消除编译时评估）

Clang还会生成编译器警告：

main.cc:10:29: warning: variable 'sum2' is uninitialized when used within its own initialization [-Wuninitialized]

这是预期的，也是安全的，但应该注意。

在我们的工具带中有一个解决方案很棒，但我认为如果性能与当前方法相当，语言将需要更好的方法来处理这种情况。

注意：

正如一位评论者指出的那样，VC ++的最新版本似乎找到了一种方法来优化这一点，以达到同等性能。也许我们毕竟不需要更好的方法来解决这个问题（除了语法糖）。

此外，正如其他一些SO帖子在最近几周所概述的那样，std::function<>本身的性能可能是直接调用减速与直接调用函数的原因，至少当lambda捕获太大而无法放入某些库时 - 优化空间std::function用于小型仿函数（我想有点像各种短字符串优化？）。

Answer 8

这是一个稍微简单的fixpoint运算符实现，它使得它更加明显地发生了什么。

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

template<typename T, typename... Args>
struct fixpoint
{
    typedef function<T(Args...)> effective_type;
    typedef function<T(const effective_type&, Args...)> function_type;

    function_type f_nonr;

    T operator()(Args... args) const
    {
        return f_nonr(*this, args...);
    }

    fixpoint(const function_type& p_f)
        : f_nonr(p_f)
    {
    }
};


int main()
{
    auto fib_nonr = [](const function<int(int)>& f, int n) -> int
    {
        return n < 2 ? n : f(n-1) + f(n-2);
    };

    auto fib = fixpoint<int,int>(fib_nonr);

    for (int i = 0; i < 6; ++i)
    {
        cout << fib(i) << '\n';
    }
}

Answer 9

C ++ 14：这是一个递归的匿名无状态/无捕获通用lambda集输出1,20的所有数字

string image = Constants.ImageName;
if (image != "NONE")
{
    Directory.CreateDirectory(Path.GetDirectoryName(DestinationDir + "\\" + image));

    File.Copy(SourceDir + "\\" + image, DestinationDir + "\\" + image, true);
}

如果我理解正确，这是使用Y-combinator解决方案

这是sum（n，m）版本

([](auto f, auto n, auto m) {
    f(f, n, m);
})(
    [](auto f, auto n, auto m) -> void
{
    cout << typeid(n).name() << el;
    cout << n << el;
    if (n<m)
        f(f, ++n, m);
},
    1, 20);

Answer 10

这是基于@Barry提出的Y组合器解决方案的精炼版本。

template <class F>
struct recursive {
  F f;
  template <class... Ts>
  decltype(auto) operator()(Ts&&... ts)  const { return f(std::ref(*this), std::forward<Ts>(ts)...); }

  template <class... Ts>
  decltype(auto) operator()(Ts&&... ts)  { return f(std::ref(*this), std::forward<Ts>(ts)...); }
};

template <class F> recursive(F) -> recursive<F>;
auto const rec = [](auto f){ return recursive{std::move(f)}; };

要使用此功能，可以执行以下操作

auto fib = rec([&](auto&& fib, int i) {
// implementation detail omitted.
});

它与OCaml中的let rec关键字相似，尽管不同。

Answer 11

以下是OP的最终答案。无论如何，Visual Studio 2010不支持捕获全局变量。而且您不需要捕获它们，因为全局变量可以通过define全局访问。以下答案改为使用局部变量。

#include <functional>
#include <iostream>

template<typename T>
struct t2t
{
    typedef T t;
};

template<typename R, typename V1, typename V2>
struct fixpoint
{
    typedef std::function<R (V1, V2)> func_t;
    typedef std::function<func_t (func_t)> tfunc_t;
    typedef std::function<func_t (tfunc_t)> yfunc_t;

    class loopfunc_t {
    public:
        func_t operator()(loopfunc_t v)const {
            return func(v);
        }
        template<typename L>
        loopfunc_t(const L &l):func(l){}
        typedef V1 Parameter1_t;
        typedef V2 Parameter2_t;
    private:
        std::function<func_t (loopfunc_t)> func;
    };
    static yfunc_t fix;
};
template<typename R, typename V1, typename V2>
typename fixpoint<R, V1, V2>::yfunc_t fixpoint<R, V1, V2>::fix = [](tfunc_t f) -> func_t {
    return [f](fixpoint<R, V1, V2>::loopfunc_t x){  return f(x(x)); }
    ([f](fixpoint<R, V1, V2>::loopfunc_t x) -> fixpoint<R, V1, V2>::func_t{
        auto &ff = f;
        return [ff, x](t2t<decltype(x)>::t::Parameter1_t v1, 
            t2t<decltype(x)>::t::Parameter1_t v2){
            return ff(x(x))(v1, v2);
        }; 
    });
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    auto term = [](int a)->int {
      return a*a;
    };

    auto next = [](int a)->int {
      return ++a;
    };

    auto sum = fixpoint<int, int, int>::fix(
    [term,next](std::function<int (int, int)> sum1) -> std::function<int (int, int)>{
        auto &term1 = term;
        auto &next1 = next;
        return [term1, next1, sum1](int a, int b)mutable ->int {
            if(a>b)
                return 0;
        else
            return term1(a) + sum1(next1(a),b);
        };
    });

    std::cout<<sum(1,10)<<std::endl; //385

    return 0;
}

Answer 12

您正在尝试捕获您正在定义的变量（总和）。这不可能是好事。

我不认为真正的自递归C ++ 0x lambdas是可能的。但是你应该能够捕获其他的lambda。

Answer 13

这个答案不如Yankes的那个，但是，它仍然在这里：

using dp_type = void (*)();

using fp_type = void (*)(dp_type, unsigned, unsigned);

fp_type fp = [](dp_type dp, unsigned const a, unsigned const b) {
  ::std::cout << a << ::std::endl;
  return reinterpret_cast<fp_type>(dp)(dp, b, a + b);
};

fp(reinterpret_cast<dp_type>(fp), 0, 1);

Answer 14

你需要一个定点组合器。请参阅this。

或查看以下代码：

//As decltype(variable)::member_name is invalid currently, 
//the following template is a workaround.
//Usage: t2t<decltype(variable)>::t::member_name
template<typename T>
struct t2t
{
    typedef T t;
};

template<typename R, typename V>
struct fixpoint
{
    typedef std::function<R (V)> func_t;
    typedef std::function<func_t (func_t)> tfunc_t;
    typedef std::function<func_t (tfunc_t)> yfunc_t;

    class loopfunc_t {
    public:
        func_t operator()(loopfunc_t v)const {
            return func(v);
        }
        template<typename L>
        loopfunc_t(const L &l):func(l){}
        typedef V Parameter_t;
    private:
        std::function<func_t (loopfunc_t)> func;
    };
    static yfunc_t fix;
};
template<typename R, typename V>
typename fixpoint<R, V>::yfunc_t fixpoint<R, V>::fix = 
[](fixpoint<R, V>::tfunc_t f) -> fixpoint<R, V>::func_t {
    fixpoint<R, V>::loopfunc_t l = [f](fixpoint<R, V>::loopfunc_t x) ->
        fixpoint<R, V>::func_t{
            //f cannot be captured since it is not a local variable
            //of this scope. We need a new reference to it.
            auto &ff = f;
            //We need struct t2t because template parameter
            //V is not accessable in this level.
            return [ff, x](t2t<decltype(x)>::t::Parameter_t v){
                return ff(x(x))(v); 
            };
        }; 
        return l(l);
    };

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int v = 0;
    std::function<int (int)> fac = 
    fixpoint<int, int>::fix([](std::function<int (int)> f)
        -> std::function<int (int)>{
        return [f](int i) -> int{
            if(i==0) return 1;
            else return i * f(i-1);
        };
    });

    int i = fac(10);
    std::cout << i; //3628800
    return 0;
}

C ++ 11中的递归lambda函数

sum.cpp

编译错误：

gcc版本

14 个答案: