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C++模板元编程Lambda的用法

2023-07-01 15:48:35 深夜i -- --

C++ 模板元编程 Lambda

C++模板元编程（TMP）Lambda是C++11标准中引入的一种新特性。Lambda表达式可以看作是一种内联的、匿名的函数对象，可以在编译期间进行函数对象的功能扩展。Lambda表达式的用法非常灵活，不仅可以在普通程序中使用，还可以作为元函数的参数使用，使得元编程更加便利。

Lambda表达式的语法形式为[](){}，其中[]表示捕获器，()表示参数列表，{}表示函数体。Lambda函数可以赋值给变量，也可以直接作为函数的参数传递。Lambda函数返回值类型会根据具体情况进行推导，也可以显式指定。

在元编程中，Lambda函数通常作为元函数的参数使用。元函数是模板元编程的基础，它接受一些类型参数和值参数，然后根据这些参数计算出一个值。

下面以一个例子来说明Lambda表达式在元编程中的用法。


template<typename T, typename Func>
constexpr auto apply(Func func, T&& param) -> decltype(func(std::forward<T>(param)))
{
  return func(std::forward<T>(param));
}
template<typename T>
struct identity
  using type = T;
;
template<typename T>
using identity_t = typename identity<T>::type;
template<typename Func>
struct lambda {
  Func func;
  template<typename...Args>
  constexpr auto operator()(Args&&... args) const -> decltype(func(std::forward<Args>(args)...)) {
    return func(std::forward<Args>(args)...);
  }
};
template<typename Func>
lambda<Func> make_lambda(Func func) {
  return lambda<Func>{func};
}
template<typename T>
struct increment {
  constexpr auto operator()(T&& t) const {
    return std::forward<T>(t) + 1;
  }
};
int main() {
  static_assert(apply(make_lambda(increment<int>{}), 5) == 6, "");
  static_assert(std::is_same<identity_t<int>, int>::value, "");
  static_assert(std::is_same<identity_t<char>, char>::value, "");
}

上面的代码展示了Lambda表达式在元编程中的用法。首先定义了一个元函数apply，它接受一个函数对象和一个参数，在编译期间通过该函数对象对参数进行计算，并返回计算结果。然后定义了一个identity元函数，它接受一个类型参数，并返回该类型参数本身。最后定义了一个make_lambda函数，它接受一个函数对象，并将该函数对象封装成一个Lambda对象，便于在元函数中使用。

在主函数中，首先使用make_lambda将一个increment函数对象封装成一个Lambda对象，然后将该Lambda对象作为apply的参数，传入参数5进行计算。最后使用static_assert进行断言，确保计算结果为6。此外，还使用is_same静态断言确保identity元函数的返回类型为本身。

可以看到，Lambda表达式在元编程中具有非常灵活的用法，可以方便地对函数对象进行扩展，使得元编程更加灵活和便利。通过使用Lambda表达式，我们可以在编译期间进行更加精细的类型推导和计算，从而提高程序的效率和性能。

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