如何创建返回与函数具有相同签名的函子的函数？

Question

是否有可能在 C++ 中创建返回具有与函数相同签名的函子的函数？

基本上，如何使decltype(foo) foo();合法化。

或使用仿函数：function<function<function<...(void)>(void)>(void)>

我想将它用于状态机，其中每个状态都是一个函数，它将函子返回到对象的下一个状态。我现在已经使用枚举实现了它，但我觉得一定有更好的方法：

#include <iostream>
using namespace std;

enum functionenum{END,FOO,BAR,BAZ};

functionenum foo(){
    cout<<"FOO! > ";
    string s;
    cin>>s;
    if(s=="end") return END;
    if(s=="bar") return BAR;
                 return FOO;
}

functionenum bar(){
    cout<<"BAR! > ";
    string s;
    cin>>s;
    if(s=="end") return END;
    if(s=="baz") return BAZ;
                 return BAR;
}

functionenum baz(){
    cout<<"BAZ! > ";
    string s;
    cin>>s;
    if(s=="end") return END;
    if(s=="bar") return BAR;
    if(s=="foo") return FOO;
                 return BAZ;
}

void state(){
    auto f=foo;
    while(true){
        switch (f()){
        case FOO: f=foo; break;
        case BAR: f=bar; break;
        case BAZ: f=baz; break;
        case END: return;
        };
    };
}

int main(){
    state();
}

还有：有没有更简洁的方式来表达这个问题？

Answer 1

您可以通过将函数包装在结构中来打破类型递归：

#include <string>

struct state
{
    typedef state (*state_func)( const std::string &);
    state( state_func f): function(f){} //not explicit, for notational convenience
    state operator()( const std::string&arg) const
    {
        return function( arg);
    }
private:
    state_func function;

};

state f( const std::string &);
state g( const std::string &)
{
    return &f;
}
state f( const std::string &)
{
    return &g;
}

int main()
{
    state s(&f);
    s = s( "hello");
    return 0;
}

更新：在 Yakk（“让它更通用”）和 Luc Danton（“经典GOTW”）的 cmets 之后，我在下面添加了一个更通用的 C++11 版本，它基于 GOTW 版本。

/// Type that wraps functions that return functions with the same signature.
template<typename... Arguments>
struct SelfReturningFunction
{
    typedef SelfReturningFunction (*FunctionPointer)( Arguments...);
    SelfReturningFunction( FunctionPointer f): function(f){} 
    operator FunctionPointer() const
    {
        return function;
    }
private:
    FunctionPointer function;
};

// example usage
#include <string>

using state = SelfReturningFunction<const std::string&>;

state f( const std::string &);
state g( const std::string &)
{
    return &f;
}
state f( const std::string &)
{
    return &g;
}
state dead_end( const std::string &)
{
    return &dead_end;
}

int main()
{
    state s{&f};
    s = s( "hello");
    return 0;
}