lambda/任意Arity的功能和以捕获为函数参数的功能

Lambda/function of arbitrary arity and with captures as a function argument

本文关键字：功能 参数 函数 任意 Arity lambda      更新时间：2023-10-16

在我的C 程序中，我经常需要在其参数的所有可能值中构建函数值的向量，这是在某些小有限字段上的所有可能值。例如，类似的东西：

int q = 7;
vector<int> GFq;
for (int x = 0; x < q; x++) GFq.push_back(x);
auto P = [q](int x, int y) -> int { return (x*x+y) % q; };
auto Q = [q](int x, int y) -> int { return (x+2*y) % q; };
auto f = [q,P,Q](int x1, int y1, int x2, int y2) 
        -> int {return (P(x1,y1) + Q(x2,y2)) % q; }
vector<int> table;
for (int x1: GFq) for (int y1: GFq) for (int x2: GFq) for (int y2: GFq)
    table.push_back(f(x1,y1,x2,y2));

这种模式在我的代码中经常重复，以至于我自然希望使其成为一个函数。所以我需要这样的东西：

template<typename F>  // not sure if I need to use templates
vector<int> tabulate(int q, F f) {
    // run through values 0..q-1 for all arguments of f
    // and store the values of f to the resulting vector
}

一些问题/问题：

  • 我希望能够将任意功能传递给tabulate()，包括不同的ARITY（即f(x)，f(x,y)等）
    • ）
  • 我想构建我传递的"飞行"功能，包括其他功能的用法（与第一个代码段中的P和Q构建的f相同的方法
  • 如果我设法传递了这样的功能，如何在 tabulate()中的所有可能的f参数（即0..q-1）运行一个循环？

我希望能够通过任意函数来表（），包括不同的arity（即f（x），f（x，y）等）

）

使tabulate接受任意类型作为函数的对象。

我想构造我传递的"飞行"功能，包括其他功能的用法（与第一个代码spippet中的p和q构造的f相同的方法

您可以直接将lambda用作函数参数。

如果我设法传递了这样的功能，我如何在fabulate（）？

pseudocode：

params = {0, ..., 0};
while (1)
{
    // Call function with `params` here.
    int i = 0;
    for (i = 0; i < params.size(); i++)
    {
        params[i]++;
        if (params[i] == q)
            params[i] = 0;
        else
            break;
    }
    if (i == params.size())
        break;
}

实际上，您需要将参数存储在std::array（或std::tuple，如下面的代码所做的那样），然后使用std::apply使用这些参数调用您的函数。

完整的实现：

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <utility>
#include <vector>
template <typename T, typename ...P, std::size_t ...I>
bool increment_tuple_impl(T q, std::tuple<P...> &t, std::index_sequence<I...>)
{
    auto lambda = [&](auto index) -> bool
    {
        auto &elem = std::get<index.value>(t);
        elem++;
        if (elem == q)
        {
            elem = 0;
            return 0;
        }
        else
        {
            return 1;
        }
    };
    return (lambda(std::integral_constant<std::size_t, I>{}) || ...);
}
template <typename T, typename ...P>
bool increment_tuple(T q, std::tuple<P...> &t)
{
    return increment_tuple_impl(q, t, std::make_index_sequence<sizeof...(P)>{});
}
template <typename T, typename F, std::size_t MaxArity, typename ...P>
auto tabulate_impl(T q, F &&f)
{
    if constexpr (!std::is_invocable_v<F, P...>)
    {
        static_assert(sizeof...(P) < MaxArity, "Invalid function.");
        return tabulate_impl<T, F, MaxArity, P..., T>(q, std::forward<F>(f));
    }
    else
    {
        using return_type = std::invoke_result_t<F, P...>;
        std::vector<return_type> vec;
        std::tuple<P...> params{};
        do
        {
            vec.push_back(std::apply(f, params));
        }
        while (increment_tuple(q, params));
        return vec;
    }
}
template <typename T, typename F>
auto tabulate(T q, F &&f)
{
    constexpr int max_arity = 8;
    return tabulate_impl<T, F, max_arity, T>(q, std::forward<F>(f));
}
int main()
{
    auto v = tabulate(3, [](int x, int y){return x*10 + y;});
    // Prints `0 10 20 1 11 21 2 12 22`.
    for (auto x : v)
        std::cout << x << ' ';
}
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