Question

在我的C ++程序中，我经常需要在一个小的有限域上，根据函数的所有可能值来构建函数值的向量。例如，如下所示：

int q = 7;
vector<int> GFq;
for (int x = 0; x < q; x++) GFq.push_back(x);

auto P = [q](int x, int y) -> int { return (x*x+y) % q; };
auto Q = [q](int x, int y) -> int { return (x+2*y) % q; };
auto f = [q,P,Q](int x1, int y1, int x2, int y2) 
        -> int {return (P(x1,y1) + Q(x2,y2)) % q; }

vector<int> table;
for (int x1: GFq) for (int y1: GFq) for (int x2: GFq) for (int y2: GFq)
    table.push_back(f(x1,y1,x2,y2));

这种模式在我的代码中经常被重复，以至于我自然希望使其成为一个函数。所以我需要这样的东西：

template<typename F>  // not sure if I need to use templates
vector<int> tabulate(int q, F f) {
    // run through values 0..q-1 for all arguments of f
    // and store the values of f to the resulting vector
}

一些问题/问题：

我希望能够向tabulate()传递任意函数，包括具有不同Arity的函数（即f(x)，f(x,y)等）
我想构造“即时”传递的函数，包括使用其他函数（与在第一代码中从f和P构造Q的方式相同）片段
如果我设法传递了这样的函数，如何在f内对0..q-1的所有可能参数（即每个参数的tabulate()）进行循环？ li>

Answer 1

我希望能够将任意函数传递给tabulate（），包括具有不同Arity的函数（即f（x），f（x，y）等）

使tabulate为模板，以接受任意类型的对象作为函数。

我想构造“即时”传递的函数，包括使用其他函数（与在第一个代码段中从P和Q构造f的方式相同

您可以直接将lambda用作函数参数。

如果我设法传递了这样的函数，如何在tabulate（）中对f的所有可能参数（即每个参数的0..q-1）运行循环？

使用伪代码：

params = {0, ..., 0};

while (1)
{
    // Call function with `params` here.

    int i = 0;
    for (i = 0; i < params.size(); i++)
    {
        params[i]++;
        if (params[i] == q)
            params[i] = 0;
        else
            break;
    }
    if (i == params.size())
        break;
}

在实践中，您需要将参数存储在std::array（或std::tuple中，如下面的代码所示）中，并使用std::apply使用这些参数来调用函数。

完整的实现：

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include <vector>

template <typename T, typename ...P, std::size_t ...I>
bool increment_tuple_impl(T q, std::tuple<P...> &t, std::index_sequence<I...>)
{
    auto lambda = [&](auto index) -> bool
    {
        auto &elem = std::get<index.value>(t);
        elem++;
        if (elem == q)
        {
            elem = 0;
            return 0;
        }
        else
        {
            return 1;
        }
    };

    return (lambda(std::integral_constant<std::size_t, I>{}) || ...);
}

template <typename T, typename ...P>
bool increment_tuple(T q, std::tuple<P...> &t)
{
    return increment_tuple_impl(q, t, std::make_index_sequence<sizeof...(P)>{});
}

template <typename T, typename F, std::size_t MaxArity, typename ...P>
auto tabulate_impl(T q, F &&f)
{
    if constexpr (!std::is_invocable_v<F, P...>)
    {
        static_assert(sizeof...(P) < MaxArity, "Invalid function.");
        return tabulate_impl<T, F, MaxArity, P..., T>(q, std::forward<F>(f));
    }
    else
    {
        using return_type = std::invoke_result_t<F, P...>;
        std::vector<return_type> vec;
        std::tuple<P...> params{};
        do
        {
            vec.push_back(std::apply(f, params));
        }
        while (increment_tuple(q, params));
        return vec;
    }
}

template <typename T, typename F>
auto tabulate(T q, F &&f)
{
    constexpr int max_arity = 8;
    return tabulate_impl<T, F, max_arity, T>(q, std::forward<F>(f));
}

int main()
{
    auto v = tabulate(3, [](int x, int y){return x*10 + y;});

    // Prints `0 10 20 1 11 21 2 12 22`.
    for (auto x : v)
        std::cout << x << ' ';
}

Lambda /任意Arity函数并将捕获作为函数参数

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