测试 lambda 是否为无状态

Test if a lambda is stateless?

本文关键字：状态 是否 lambda 测试      更新时间：2023-10-16

我将如何测试lambda是否是无状态的，也就是说，它是否捕获了任何东西？我的猜测是将重载分辨率与函数指针重载一起使用，还是模板专用化？

int a;
auto l1 = [a](){ return 1; };
auto l2 = [](){ return 2; };
// test l1 and l2, get a bool for statelessness.

根据标准，如果 lambda 没有捕获任何变量，那么它可以隐式转换为函数指针。

基于此，我想出了is_stateless<>元函数，它可以告诉你lambda是否是无状态的。

#include <type_traits>
template <typename T, typename U>
struct helper : helper<T, decltype(&U::operator())>
{};
template <typename T, typename C, typename R, typename... A>
struct helper<T, R(C::*)(A...) const> 
{
    static const bool value = std::is_convertible<T, R(*)(A...)>::value;
};
template<typename T>
struct is_stateless
{
    static const bool value = helper<T,T>::value;
};

这是测试代码：

int main() 
{
    int a;
    auto l1 = [a](){ return 1; };
    auto l2 = [](){ return 2; };
    auto l3 = [&a](){ return 2; };
    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l1)>::value<< "n";
    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l2)>::value<< "n";
    std::cout<<std::boolalpha<<is_stateless<decltype(l3)>::value<< "n";
}

输出：

false
true
false

在线演示。

#include <type_traits> // std::true_type, std::false_type
#include <utility>     // std::declval
template<typename Lambda>
auto is_captureless_lambda_tester(int)
-> decltype( +std::declval<Lambda>(), void(), std::true_type {} );
template<typename Lambda>
auto is_captureless_lambda_tester(long)
-> std::false_type;
template<typename Lambda>
using is_captureless_lambda = decltype( is_captureless_lambda_tester<Lambda>(0) );

不适用于多态 lambda，要求参数为闭包类型作为先决条件。（例如 is_captureless_lambda<int>是std::true_type。

根据 § 5.1.2/6

没有 lambda 捕获的非泛型 lambda 表达式的闭包类型具有公共非虚拟非显式 const 函数，以指向具有C++语言链接 （7.5） 的函数的指针，该函数具有与闭包类型的函数调用运算符相同的参数和返回类型。此转换函数返回的值应是函数的地址，该函数在调用时与调用闭包类型的函数调用运算符具有相同的效果。对于没有 lambda 捕获的通用 lambda，闭包类型具有指向函数指针的公共非虚拟非显式 const 函数模板。

如果它可以转换为指向函数的指针，那么也许它必须不捕获任何内容（无状态）。在行动中：

int v = 1;
auto lambda1 = [ ]()->void {};
auto lambda2 = [v]()->void {};
using ftype = void(*)();
ftype x = lambda1; // OK
ftype y = lambda2; // Error

您还可以使用std::is_convertible：

static_assert(is_convertible<decltype(lambda1), ftype>::value, "no capture");
static_assert(is_convertible<decltype(lambda2), ftype>::value, "by capture");

一个选项可能是显式查看类型的大小，无状态原则上应该与其他无状态类型具有相同的大小（我为引用类型选择了std::true_type）。

#include<cassert>
#include<type_traits>
template<class T>
struct is_stateless_lambda : std::integral_constant<bool, sizeof(T) == sizeof(std::true_type)>{};
int main(){
  auto l1 = [a](){ return 1; };
  auto l2 = [](){ return 2; };
  auto l3 = [&a](){ return 2; };
  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l1)>::value == false );
  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l2)>::value == true );
  assert( boost::is_stateless_lambda<decltype(l3)>::value == false );
}

我不知道这个解决方案的便携性如何。无论如何，请检查我的其他解决方案：https://stackoverflow.com/a/34873139/225186

Boost.TypeTraits is_stateless似乎出于某种原因完成了这项工作，没有太多戏剧性：

#include<boost/type_traits.hpp>
#include<cassert>
int main(){
  auto l1 = [a](){ return 1; };
  auto l2 = [](){ return 2; };
  auto l3 = [&a](){ return 2; };
  assert( boost::is_stateless<decltype(l1)>::value == false );
  assert( boost::is_stateless<decltype(l2)>::value == true );
  assert( boost::is_stateless<decltype(l3)>::value == false );
}

boost::is_stateless其他条件的组合很简单，我想可以用标准类型特征来表示：

::boost::is_stateless = 
::boost::has_trivial_constructor<T>::value
&& ::boost::has_trivial_copy<T>::value
&& ::boost::has_trivial_destructor<T>::value
&& ::boost::is_class<T>::value
&& ::boost::is_empty<T>::value

http://www.boost.org/doc/libs/1_60_0/libs/type_traits/doc/html/boost_typetraits/reference/is_stateless.html

根据sizeof检查我的其他答案：https://stackoverflow.com/a/34873353/225186

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