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语境

我想将一个成员函数和一个特定对象包装成一个函数对象（稍后我将用作回调）。我想为不同的成员函数和对象编写一次这个包装函数，特别是因为我的实际 lambda 在调用包装方法之前做了一些额外的工作。以下是一些可能的实现：

#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>

template <class ClassT, class... ArgsT>
auto getCallbackPtr(ClassT* obj, void(ClassT::* memfn)(ArgsT...))
{
    return [obj, memfn](ArgsT&&... args) {
        (obj->*memfn)(std::forward<ArgsT>(args)...);
    };
}
template <auto memFn, class ClassT>
auto getCallbackTemplate(ClassT* obj)
{
    return [obj](auto&&... args){
        return (obj->*memFn)(std::forward<decltype(args)>(args)...);
    };
}
template <auto memFn, class ClassT, class... ArgsT>
auto getCallbackRedundant(ClassT* obj)
{
    return [obj](ArgsT&&... args){
        return (obj->*memFn)(std::forward<ArgsT&&>(args)...);
    };
}

// Example of use
class Foo {
public:
    void bar(size_t& x, const std::string& s) { x=s.size(); }
};
int main() {
    Foo f; 
    auto c1 = getCallbackPtr(&f, &Foo::bar);
    size_t x1; c1(x1, "123"); std::cout << "c1:" << x1 << "\n";
    auto c2 = getCallbackTemplate<&Foo::bar>(&f);
    size_t x2; c2(x2, "123"); std::cout << "c2:" << x2 << "\n";
    auto c3 = getCallbackRedundant<&Foo::bar, Foo, size_t&, const std::string&>(&f);
    size_t x3; c3(x3, "123"); std::cout << "c3:" << x3 << "\n";
}

问题（简而言之）

我想要一个结合上述三个功能不同方面的功能：

  • 它应该将成员函数作为编译时模板参数，不像getCallbackPtr().
  • 它operator()不应该是模板函数，不像getCallbackTemplate().
  • 它的模板参数（成员函数指针除外）应该从函数使用中推断出来，不像getCallbackRedundant().

一些细节

以下是我希望成员函数成为模板参数的原因，尽管我必须承认这些在实践中可能不会产生明显的影响：

  • 优化器可能会直接调用成员函数，而不是通过函数指针。事实上，由于这是调用成员函数的唯一位置，它甚至可能被编译器内联到 lambda 中。
  • 生成的函数对象更小（一个指针而不是一个指针加一个成员函数指针），因此更可能适合std::function（小对象优化）的足迹。

以下是getCallbackTemplate()具有模板化的 的问题operator()：

  • 它不适用于 Visual Studio。这对我来说是一个表演终结者。（错误是error C3533: a parameter cannot have a type that contains 'auto'，参考template <auto memFn, class ClassT>。）
  • 如果传入了错误类型的参数，我怀疑它会比非模板化的编译器错误更复杂和令人困惑operator()（诚然，这只是一种预感）。
  • 模板operator()不能接受参数的初始化列表。这对我来说根本不是问题，但我提到它是为了记录。

我认为需要推断模板参数的原因相当清楚：getCallbackRedundant()冗长且难以使用。

这可以做到吗？如何？

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3 回答 3

2

推断参数的一种简单方法是使用部分模板特化。

在此示例中，我通过将非类型成员函数指针及其类型转发给自定义仿函数来解决问题，然后将其返回。

部分专注于类型，从那里其余的都是直截了当的。

#include <iostream>
#include <string>

template <auto memFnPtr, class memFn>
struct getCallbackTemplate;

template <auto memFnPtr, class Ret, class ClassT, class... Args>
struct getCallbackTemplate<memFnPtr, Ret(ClassT::*)(Args...)>
{
    getCallbackTemplate (ClassT* obj) : m_obj(obj) {}

    Ret operator()(Args... args) {
        return (m_obj->*memFnPtr)(std::forward<Args>(args)...);
    }

    ClassT* m_obj;
};

template <auto memFn, class ClassT>
auto getCallback(ClassT* obj) {
    return getCallbackTemplate<memFn, decltype(memFn)>(obj);
}

class Foo {
public:
    void bar(std::size_t& x, const std::string& s) { x=s.size(); }
};

int main() {
    Foo f; 
    auto c1 = getCallback<&Foo::bar>(&f);
    size_t x1; c1(x1, "123"); std::cout << "c1:" << x1 << "\n";
}
于 2018-06-06T17:16:36.713 回答
1

我想要一个结合上述三个功能的不同方面的功能 [...]

如果我正确理解你想要什么......在我看来这是可能的，但我只看到一个复杂的解决方案。

希望其他人可以提出一种更简单的方法，我使用了几个助手：一个声明的唯一模板函数gth1()来检测Args...来自方法指针的

template <typename ClassT, typename ... ArgsT>
constexpr auto gth1 (void(ClassT::*)(ArgsT...)) -> std::tuple<ArgsT...>;

以及具有构造和返回 lambda 的静态方法的模板gth2结构的特化（Holt 的更正：谢谢！）

template <typename, typename, auto>
struct gth2;

template <typename ClassT, typename ... ArgsT, auto memFn>
struct gth2<ClassT, std::tuple<ArgsT...>, memFn>
 { 
   static auto getLambda (ClassT * obj)
    { return [obj](ArgsT ... args)
       { return (obj->*memFn)(std::forward<ArgsT>(args)...); }; }
 };

现在可以编写getCallback()如下函数

template <auto memFn, typename ClassT>
auto getCallback (ClassT * obj)
 { return gth2<ClassT, decltype(gth1(memFn)), memFn>::getLambda(obj); }

以下是一个完整的工作示例

#include <iostream>

template <typename, typename, auto>
struct gth2;

template <typename ClassT, typename ... ArgsT, auto memFn>
struct gth2<ClassT, std::tuple<ArgsT...>, memFn>
 { 
   static auto getLambda (ClassT * obj)
    { return [obj](ArgsT ... args)
       { return (obj->*memFn)(std::forward<ArgsT>(args)...); }; }
 };

template <typename ClassT, typename ... ArgsT>
constexpr auto gth1 (void(ClassT::*)(ArgsT...)) -> std::tuple<ArgsT...>;

template <auto memFn, typename ClassT>
auto getCallback (ClassT * obj)
 { return gth2<ClassT, decltype(gth1(memFn)), memFn>::getLambda(obj); } 

// Example of use
struct Foo
 { void bar(size_t& x, const std::string& s) { x=s.size(); } };

int main ()
 {
   Foo f;

   auto l { getCallback<&Foo::bar>(&f) };

   size_t x;

   l(x, "1234567");

   std::cout << x << "\n";
 }
于 2018-06-06T16:41:36.000 回答
0

这是另一种可能性。它受到其他答案的启发，但是虽然它们都使用一些部分模板专业化，但这个只使用函数模板参数推导。

内部函数采用第二个参数，其类型用于此推导，其运行时值等于非类型模板参数的编译时值。它在运行时被忽略，特别是它没有被 lambda 捕获。

template <auto memFn, class ClassT, class RetT, class... ArgsT>
inline auto getCallbackInner(ClassT* obj, RetT(ClassT::*)(ArgsT...))
{
    return [obj](ArgsT... args)->RetT {
        return (obj->*memFn)(std::forward<ArgsT>(args)...);
    };
}
template <auto memFn, class ClassT>
auto getCallback(ClassT* obj)
{
    return getCallbackInner<memFn, ClassT>(obj, memFn);
}

与其他两个答案一样，这个答案仍然使用 C++17 标准中的自动模板参数，因此它在 Visual Studio 中不起作用。很遗憾，但似乎仅使用 C++14 是不可能的。

脚注：

另一个更主观但可能最正确的答案是，我不应该首先尝试将成员函数作为模板参数传递。原始的getCallbackPtr()，它简单地将一个成员函数指针绑定到 lambda 中，可能比其他任何可能性都被更多的人（以及更多的编译器）理解。通过成员函数指针间接的性能成本可能微不足道，而使用模板技巧的维护成本很高，所以我认为我会在实践中实际使用该版本，除非有可证明的性能成本。

于 2018-06-07T06:14:51.393 回答