带有可变参数模板和变量捕获的 C++11“重载 lambda”

Question

我正在研究一个可能被称为“重载 lambda”的 C++11 习语：

• http://cpptruths.blogspot.com/2014/05/fun-with-lambdas-c14-style-part-2.html
• http://martinecker.com/martincodes/lambda-expression-overloading/

使用可变参数模板重载 n 函数对我来说似乎很有吸引力，但事实证明它不适用于变量捕获：[&][=][y][&y] 中的任何一个（和[this] 等如果在成员函数中）导致编译失败：error: no match for call to '(overload<main(int, char**)::<lambda(int)>, main(int, char**)::<lambda(char*)> >) (char*&)'（使用我本地的 GCC 4.9.1 和 ideone.com GCC 5.1）

另一方面，固定的二元情况并没有遇到这个问题。 （尝试在 ideone.com 上将第一个 #if 0 更改为 #if 1）

对这里发生的事情有什么想法吗？这是编译器错误，还是我偏离了 C++11/14 规范？

http://ideone.com/dnPqBF

#include <iostream>
using namespace std;

#if 0
template <class F1, class F2>
struct overload : F1, F2 {
  overload(F1 f1, F2 f2) : F1(f1), F2(f2) { }

  using F1::operator();
  using F2::operator();
};

template <class F1, class F2>
auto make_overload(F1 f1, F2 f2) {
  return overload<F1, F2>(f1, f2);
}
#else
template <class... Fs>
struct overload;

template <class F0, class... Frest>
struct overload<F0, Frest...> : F0, overload<Frest...> {
  overload(F0 f0, Frest... rest) : F0(f0), overload<Frest...>(rest...) {}

  using F0::operator();
};

template <>
struct overload<> {
  overload() {}
};

template <class... Fs>
auto make_overload(Fs... fs) {
  return overload<Fs...>(fs...);
}
#endif

#if 0
#define CAP
#define PRINTY()
#else
#define CAP y
#define PRINTY() cout << "int y==" << y << endl
#endif

int main(int argc, char *argv[]) {
    int y = 123;

    auto f = make_overload(
        [CAP] (int x) { cout << "int x==" << x << endl; PRINTY(); },
        [CAP] (char *cp) { cout << "char *cp==" << cp << endl; PRINTY(); });
    f(argc);
    f(argv[0]);
}

Answer 1

重载解析仅适用于存在于公共范围内的函数。这意味着第二个实现找不到第二个重载，因为您没有将函数调用运算符从 overload<Frest...> 导入到 overload<F0, Frest...>。

但是，非捕获 lambda 类型将转换运算符定义为与 lambda 的函数调用运算符具有相同签名的函数指针。这个转换运算符可以通过名称查找找到，当您删除捕获部分时会调用它。

适用于捕获和非捕获 lambda 并且始终调用 operator() 而不是转换运算符的正确实现应如下所示：

template <class... Fs>
struct overload;

template <class F0, class... Frest>
struct overload<F0, Frest...> : F0, overload<Frest...>
{
    overload(F0 f0, Frest... rest) : F0(f0), overload<Frest...>(rest...) {}

    using F0::operator();
    using overload<Frest...>::operator();
};

template <class F0>
struct overload<F0> : F0
{
    overload(F0 f0) : F0(f0) {}

    using F0::operator();
};

template <class... Fs>
auto make_overload(Fs... fs)
{
    return overload<Fs...>(fs...);
}

DEMO

在c++17中，通过类模板参数推导和using声明的包扩展，上述实现可以简化为：

template <typename... Ts> 
struct overload : Ts... { using Ts::operator()...; };

template <typename... Ts>
overload(Ts...) -> overload<Ts...>;

DEMO 2

Answer 2

C++11 中重载的扁平化版本

回复评论者接受的答案，这是一个根本不使用递归模板的版本。这允许尽可能多的重载，并且只调用 1 个侧模板。

  namespace details {
    template<class F>
    struct ext_fncall : private F {
      ext_fncall(F v) :
        F(v) {}
      
      using F::operator();
    };
  }
  
  template<class... Fs>
  struct overload : public details::ext_fncall<Fs>... {
    overload(Fs... vs) :
      details::ext_fncall<Fs>(vs)... {}
  };
  
  template<class... Fs>
  overload<Fs...> make_overload(Fs... vs) {
    return overload<Fs...> {vs...};
  }

说明

侧模板ext_fncall<class F> 派生自给定的函子，仅公开其operator()，它模仿给定的C++11 版本。

实际的overload<class... Fs>派生自ext_fncall<Fs>...，这意味着它只从它派生的类中公开operator()（由于ext_fncall<F>，其他成员无法访问）。