是否可以将lambda函数作为函数指针传递?如果是这样,我一定是做了错误的事情,因为我得到了一个编译错误。
考虑下面的例子
using DecisionFn = bool(*)();
class Decide
{
public:
Decide(DecisionFn dec) : _dec{dec} {}
private:
DecisionFn _dec;
};
int main()
{
int x = 5;
Decide greaterThanThree{ [x](){ return x > 3; } };
return 0;
}
当我尝试编译这个时,我得到以下编译错误:
In function 'int main()':
17:31: error: the value of 'x' is not usable in a constant expression
16:9: note: 'int x' is not const
17:53: error: no matching function for call to 'Decide::Decide(<brace-enclosed initializer list>)'
17:53: note: candidates are:
9:5: note: Decide::Decide(DecisionFn)
9:5: note: no known conversion for argument 1 from 'main()::<lambda()>' to 'DecisionFn {aka bool (*)()}'
6:7: note: constexpr Decide::Decide(const Decide&)
6:7: note: no known conversion for argument 1 from 'main()::<lambda()>' to 'const Decide&'
6:7: note: constexpr Decide::Decide(Decide&&)
6:7: note: no known conversion for argument 1 from 'main()::<lambda()>' to 'Decide&&'
这是一个要消化的错误消息,但我认为我从中得到的是不能作为constexpr处理,因此我不能将它作为函数指针传递?我也试着让x成为constexpr,但这似乎没有帮助。
如果lambda没有捕获,则只能将其转换为函数指针,摘自c++ 11标准草案5.1.2节[expr.prim. xml]。Lambda]表示(强调我的):
没有lambda捕获的lambda表达式的闭包类型具有
到指针的公共非虚拟非显式const转换函数
函数具有与闭包相同的参数和返回类型
类型的函数调用操作符。此转换返回的值
Function应是函数的地址,该函数在调用时具有
与调用闭包类型的函数调用操作符的效果相同。
注意,cppreference在Lambda函数一节中也介绍了这一点。
因此,以下选择是可行的:
typedef bool(*DecisionFn)(int);
Decide greaterThanThree{ []( int x ){ return x > 3; } };
这个也一样:
typedef bool(*DecisionFn)();
Decide greaterThanThree{ [](){ return true ; } };
正如5gon12eder所指出的,您也可以使用std::function,但请注意std::function是很重要的,所以它不是一个无成本的权衡。
如果lambda没有捕获,则只能将其转换为函数指针,摘自c++ 11标准草案5.1.2节[expr.prim. xml]。Lambda]表示(强调我的):
没有lambda捕获的lambda表达式的闭包类型具有
到指针的公共非虚拟非显式const转换函数
函数具有与闭包相同的参数和返回类型
类型的函数调用操作符。此转换返回的值
Function应是函数的地址,该函数在调用时具有
与调用闭包类型的函数调用操作符的效果相同。
注意,cppreference在Lambda函数一节中也介绍了这一点。
因此,以下选择是可行的:
typedef bool(*DecisionFn)(int);
Decide greaterThanThree{ []( int x ){ return x > 3; } };
这个也一样:
typedef bool(*DecisionFn)();
Decide greaterThanThree{ [](){ return true ; } };
正如5gon12eder所指出的,您也可以使用std::function,但请注意std::function是很重要的,所以它不是一个无成本的权衡。
捕获lambdas不能转换为函数指针,正如这个答案所指出的。
然而,为只接受一个函数指针的API提供函数指针通常是相当痛苦的。最常被引用的方法是提供一个函数,并用它调用一个静态对象。
static Callable callable;
static bool wrapper()
{
return callable();
}
这太乏味了。我们进一步利用了这个想法,自动化了创建包装器的过程,使工作变得更加简单。
#include<type_traits>
#include<utility>
template<typename Callable>
union storage
{
storage() {}
std::decay_t<Callable> callable;
};
template<int, typename Callable, typename Ret, typename... Args>
auto fnptr_(Callable&& c, Ret (*)(Args...))
{
static bool used = false;
static storage<Callable> s;
using type = decltype(s.callable);
if(used)
s.callable.~type();
new (&s.callable) type(std::forward<Callable>(c));
used = true;
return [](Args... args) -> Ret {
return Ret(s.callable(std::forward<Args>(args)...));
};
}
template<typename Fn, int N = 0, typename Callable>
Fn* fnptr(Callable&& c)
{
return fnptr_<N>(std::forward<Callable>(c), (Fn*)nullptr);
}
并将其用作
void foo(void (*fn)())
{
fn();
}
int main()
{
int i = 42;
auto fn = fnptr<void()>([i]{std::cout << i;});
foo(fn); // compiles!
}
Live
这实际上是在每次出现fnptr时声明一个匿名函数。
请注意,给定相同类型的可调用对象,fnptr的调用将覆盖先前编写的可调用对象。在某种程度上,我们用int参数N来补救这个问题。
std::function<void()> func1, func2;
auto fn1 = fnptr<void(), 1>(func1);
auto fn2 = fnptr<void(), 2>(func2); // different function
虽然模板方法出于各种原因很聪明,但重要的是要记住lambda和捕获的变量的生命周期。如果要使用任何形式的lambda指针is,并且lambda不是向下延续,那么只应该使用复制[=]lambda。也就是说,即使这样,如果捕获的指针的生命周期(堆栈unwind)比lambda的生命周期短,那么在堆栈上捕获一个指向变量的指针也是不安全的。
捕获lambda作为指针的一个更简单的解决方案是:
auto pLamdba = new std::function<...fn-sig...>([=](...fn-sig...){...});
例如,新std::函数<空白 ()>([=]() -> 空白{…}
只需要记住稍后删除pLamdba,以确保不会泄漏lambda内存。
这里要意识到的秘密是lambdas可以捕获lambdas(问问自己这是如何工作的),而且为了让std::function正常工作,lambda实现需要包含足够的内部信息来提供对lambda(和捕获的)数据大小的访问(这就是为什么delete应该工作[运行捕获类型的析构函数])。
这是另一种解决方案。c++ 14(可以转换为c++ 11)支持返回值、不可复制和可变lambda。如果不需要可变的lambdas,可以通过删除匹配非const版本的专门化并嵌入impl_impl来更短。
对于那些想知道的人来说,它是有效的,因为每个lambda都是唯一的(是不同的类),因此调用to_f会为这个lambda静态和相应的c风格函数生成唯一的,可以访问它。
template <class L, class R, class... Args> static auto impl_impl(L l) {
static_assert(!std::is_same<L, std::function<R(Args...)>>::value,
"Only lambdas are supported, it is unsafe to use "
"std::function or other non-lambda callables");
static L lambda_s = std::move(l);
return +[](Args... args) -> R { return lambda_s(args...); };
}
template <class L>
struct to_f_impl : public to_f_impl<decltype(&L::operator())> {};
template <class ClassType, class R, class... Args>
struct to_f_impl<R (ClassType::*)(Args...) const> {
template <class L> static auto impl(L l) {
return impl_impl<L, R, Args...>(std::move(l));
}
};
template <class ClassType, class R, class... Args>
struct to_f_impl<R (ClassType::*)(Args...)> {
template <class L> static auto impl(L l) {
return impl_impl<L, R, Args...>(std::move(l));
}
};
template <class L> auto to_f(L l) { return to_f_impl<L>::impl(std::move(l)); }
注意,这也适用于其他可调用的对象,如std::function,但如果它不起作用会更好,因为与lambdas不同,std::function这样的对象不会生成唯一类型,因此内部模板和它的内部静态将被所有具有相同签名的函数重用/共享,这很可能不是我们想从它那里得到的。我已经明确禁止std::函数,但还有更多我不知道如何以通用的方式禁止。