將轉發lambda轉換為函數指針

Question

這有兩件事可行。 我們可以實例化一個轉發函數模板來獲取一個帶左值的函數指針：

template <class T>
void f(T &&) {}

void(*p)(int &) = f; // Cool!

我們還可以將帶有左值的非捕獲通用lambda轉換為帶左值的函數指針：

auto l = [](auto &) { };

void (*lp)(int &) = l; // Still cool!

但顯然GCC和Clang都沒有將轉發通用lambda轉換為帶左值的函數指針：

auto l = [](auto &&) { };

void (*lp)(int &) = l; // Not cool!

GCC產出：

<source>:9:21: error: invalid user-defined conversion from '<lambda(auto:1&&)>' to 'void (*)(int&)' [-fpermissive]
 void (*lp)(int &) = l;
                     ^

Clang輸出：

<source>:9:8: fatal error: no viable conversion from '(lambda at <source>:7:10)' to 'void (*)(int &)'
void (*lp)(int &) = l;
       ^            ~
<source>:7:10: note: candidate template ignored: could not match 'type-parameter-0-0 &&' against 'int &'
auto l = [](auto &&) { };
         ^

盡管可以從轉發lambda獲取一個帶左值的成員函數指針，但這一切都是這樣的：

auto lmp = &decltype(l)::operator()<int &>;

template <class...>
struct check;
check<decltype(lmp)> c;

...按預期輸出類型void (<lambda(auto:1&&)>::*)(int&) const 。

我認為參考折疊規則是任何模板實例化所固有的，並且期望它能夠工作。 Clang和GCC都有錯誤，或標准實際上沒有提供？

Answer 1

TL; DR：這是根據標准指定的行為。 模板參數推導有一個特殊的規則，用於在獲取函數模板的地址時推導模板參數，允許轉發引用按預期工作。 轉換函數模板沒有這樣的規則。

^{注意：這看起來只是一個尚未編寫提案的領域。 如果有人為此撰寫提案，似乎可以在將來開展這項工作。}

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來自[expr.prim.lambda] ：

...... 對於沒有lambda-capture的通用lambda，閉包類型有一個指向函數的轉換函數模板。 轉換函數模板具有相同的發明模板參數列表，並且指向函數的指針具有與函數調用操作符模板相同的參數類型。 指向函數的指針的返回類型應該表現為它是一個decltype-specifier，表示相應函數調用操作符模板特化的返回類型。

^重點補充

這表明必須以一對一的方式復制模板參數和函數參數類型：

// simplified version of the example in [expr.prim.lambda]/8
struct Closure {
    template <typename T>
    void operator()(T&& t) const {
        /* ... */
    }

    template <typename T>
    static void lambda_call_operator_invoker(T&& t) {
        Closure()(std::forward<T>(t));
    }

    // Exactly copying the template parameter list and function parameter types.
    template <typename T>
    using fn_type = void(*)(T&&);
    // using fn_type = void(*)(T); // this compiles, as noted later

    template <typename T>
    operator fn_type<T>() const {
        return &lambda_call_operator_invoker<T>;
    }
};

這無法在Clang，GCC和MSVC的所有三個上進行編譯，這當然是令人驚訝的，因為我們期望在T&&參數上發生參考崩潰。

但是， 該標准不支持這一點。

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標准的重要部分是[temp.deduct.funcaddr] （使用函數模板的地址推導模板參數）和[temp.deduct.conv] （推導轉換函數模板參數）。 關鍵的是， [temp.deduct.type]特別提及[temp.deduct.funcaddr] ，但不提及[temp.deduct.conv] 。

標准中使用的一些術語：

• P是轉換模板的返回類型，或函數模板的類型
• A是我們“試圖轉換為”的類型

類似地，如果P具有包含（T）的形式，則將P的相應參數類型列表（[dcl.fct]）的每個參數類型P _i與相應參數的對應參數類型A _i進行比較 - A的類型列表。 如果P和A是在獲取函數模板的地址（[temp.deduct.funcaddr]）時從演繹中產生的函數類型，或者是從函數聲明中推導出模板參數（[temp.deduct.decl] ]）和P _i和A _i分別是P和A的頂級參數類型列表的參數，如果它是轉發參考（[temp.deduct.call]）則調整P _i並且A _i是左值參考，在這種情況下，P _i的類型被改變為模板參數類型（即， T&&變為簡單的T ）。

^重點補充

這特別要求獲取函數模板的地址，使轉發引用正常工作。 轉換函數模板沒有類似的引用。

如果我們將fn_type更改為void(*)(T) ，則重新訪問前面的示例，這與標准中描述的操作相同。