推导出 std::function 结果类型并将其用作参数答案

【问题标题】：Deduce the std::function result type and use it as a parameter推导出 std::function 结果类型并将其用作参数
【发布时间】：2017-06-06 10:00:19
【问题描述】：

这就是我的简单类的样子。

template <class T>
class A {
T first;
T second;

public:
A(T f, T s) : first(f), second(s) {};

template <class F>
auto foo(F f) -> decltype(f(T(), T())) {
    return f(first, second);
}
};

int main() {
    A<int> a = A<int>(2, 3);
    a.foo([](int l, int r)->int{return l + r;});
}

我希望 foo 采用一个函数（或 lambda 或函数指针） f，它采用 T 类型的两个属性并返回 f() 的结果。

此代码有效，但我创建了虚拟参数来获取 decltype 的结果。在这种情况下，这些是简单的整数，但它可以是任何东西，我当然不想从更大的类中构造虚拟参数。怎么处理？

此外，这只是一个简化的案例。就我而言， foo 看起来像这样：

foo(function f, result_type_of_f t1, result_type_of_f t2) {
    // do something
    return f(first, second, t1, t2);
}

我无法使用类似于第一个的方法来做到这一点，我也尝试了这篇文章 Determining return type of std::function 中的方法，但无济于事。

【问题讨论】：

decltype 不计算其操作数，因此不会构造任何额外内容。存在不可默认构造的T 的问题，std::declval 涵盖了该问题。但我不明白你的“非简化案例”是如何工作的。
另外，您的代码中绝对没有 std::function —— lambda 不是 std::function。
好吧，也许我把它简化了一点。在我的情况下 f 需要 3 个参数，我不知道其中两个的类型，我只知道它们与返回类型相同，所以我不能真正使用 decltype，因为我不知道什么 dummy我应该在评估中创建类。
你需要处理重载的函数吗？如果是这样，您想在哪里解决歧义？
好吧，我想出了一个很好的例子——假设我们有一个二叉树，我们想要遍历它，并得到一些结果。所以 f 接受三个参数：来自节点的值、来自左子树的值和来自右子树的值。从子树返回的值可以是任何类型，但它需要与 f 的返回类型相同。不增加新的模板参数能推导出来吗？

标签： c++ c++11 templates functional-programming

【解决方案1】：

您可以随意为decltype 创建复杂的参数。

decltype 在编译时进行评估，不会生成任何代码。编译器将在“dry-run”模式下完成构建所有参数的动作，找出结果返回类型并使用它。

确实，对于复杂的 C++ 代码，由于decltype、模板和其他构造函数，编译器必须做的所有工作确实会减慢编译速度；但是decltype 最终不会导致运行时开销，无论decltyped 是什么。

【讨论】：

【解决方案2】：

假设没有重载的函数，我们可以实现resultOf 类型特征来检索返回类型：

// std::void_t from C++17
template <class...>
struct voider {
    using type = void;
};

template <class... T>
using void_t = typename voider<T...>::type;

namespace detail_resultOf {

    // Base case, when it cannot be deduced
    template <class F, class = void_t<>>
    struct resultOf { };

    // Function object: grab its operator() and try again
    template <class F>
    struct resultOf<F, void_t<decltype(&F::operator())>>
    : resultOf<decltype(&F::operator())> { };

    // Member functions
    template <class Ret, class T, class... Args>
    struct resultOf<Ret (T::*)(Args...)> {
        using type = Ret;
    };

    // ...

    // Free functions

    template <class Ret, class... Args>
    struct resultOf<Ret (*)(Args...)> {
        using type = Ret;
    };

    // ...
}

// Public metafunction
template <class F>
using resultOf = typename detail_resultOf::resultOf<F>::type;

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然后你可以把你的函数写成：

template <class F>
auto foo(F f, resultOf<F> t1, resultOf<F> t2) -> resultOf<F> {
    // do something
    return f(first, second, t1, t2);
}

【讨论】：