Почему нельзя передавать лямбду как аргумент шаблона?

Question

[devalone]

#include <iostream>

template <void (*function)()>
struct A {
	static void call() {
		function();
	}
};

void test() {
	std::cout << "function" << std::endl;
}

int main() {
	A<test>::call();
	/* does not work
	A<[](){
		std::cout << "lambda" << std::endl;
	}>::call();
	*/
	
	return 0;
}

Что мешает передать лямбду при условии, что она не захватывает никаких переменных?

Comments

[Roman]

auto fn = [](){
    std::cout << "lambda" << std::endl;
};
A<test>::call();
A<fn>::call();

Получим

#include <iostream>

template <void (*function)()>
struct A {
  static void call() {
    function();
  }
};

/* First instantiated from: insights.cpp:20 */
#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
struct A<&test>
{
  static inline void call()
  {
    &test();
  }
};
#endif

/* First instantiated from: insights.cpp:21 */
#ifdef INSIGHTS_USE_TEMPLATE
template<>
struct A<&main()::(anonymous class)::__invoke>
{
  static inline void call()
  {
    &__invoke();
  }
};
#endif

void test()
{
  std::operator<<(std::cout, "function").operator<<(std::endl);
}

int main()
{
  class __lambda_17_13
  {
    public: 
    inline /*constexpr */ void operator()() const
    {
      std::operator<<(std::cout, "lambda").operator<<(std::endl);
    }
    
    using retType_17_13 = void (*)();
    inline /*constexpr */ operator retType_17_13 () const
    {
      return __invoke;
    }
    
    private: 
    static inline void __invoke()
    {
      std::operator<<(std::cout, "lambda").operator<<(std::endl);
    }
  };
  
  __lambda_17_13 fn = __lambda_17_13{};
  A<&test>::call();
  A<&main()::(anonymous class)::__invoke>::call();
  return 0;
}

С помощью
https://cppinsights.io/about.html

[devalone]

Roman, мне надо на голых крестах)

Answer 1

[Mercury13]

#include <iostream>

template <class Body>
void call(const Body& body) {
    body();
};

void test() {
  std::cout << "function" << std::endl;
}

int main() {
  call(test);
  call([]() {
    std::cout << "lambda" << std::endl;
  });
  return 0;
}

Дело в том, что лямбда — это объект неизвестного класса с операцией (). И только так её вызывают.

Comments

[devalone]

а разве
ClosureType::operator ret(*)(params)()
отсюда https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda#... не значит, что можно преобразовать в тип указателя на функцию?

Answer 2

[Vitaly]

Ну, например то, что у неё тип не совпадает с тем, что указано в шаблоне. У неё тип что-то вроде класса с оператором (). Но даже если вы так напишите, то всё равно работать не будет. Ведь нужен ещё и объект для вызова метода.

Comments

[jcmvbkbc]

Ведь нужен ещё и объект для вызова метода.

Лямбда -- это объект и есть. См.

[Евгений Шатунов]

У неё тип что-то вроде класса с оператором ().

В стандарте тип и представление анонимной функции обозначены в однозначном порядке.

Ведь нужен ещё и объект для вызова метода.

Не всегда.

[Vitaly]

jcmvbkbc, да, и его надо передать в вызывающий код, а не только указатель на его метод. Это и имелось ввиду.

[Vitaly]

Евгений Шатунов, лучше использовать https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda .
Про особый случай нужен работающий пример.

[Евгений Шатунов]

Vitaly, что это за несвязный набор слов и при чем тут ссылка на публичную документацию?

[devalone]

а разве
ClosureType::operator ret(*)(params)()
отсюда https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda#... не значит, что можно преобразовать в тип указателя на функцию?

[Vitaly]

Евгений Шатунов, Окей, опишу чуть более подробно.

1) Чтение стандарта вообще практически бесполезно, кроме очень редких случаев. Например, если вы разработчик компилятора/анализатора, пишете книгу, ну или вам просто нечем заняться...
2) ...в остальных случаях, есть cppreference, который да, содержит много чего из стандарта, в том числе и примеры, но выглядит куда как приятнее, индексируется, менее зашумлён визуально и более удобен для поиска.
3) Если вы ссылаетесь на частный случай, то потрудитесь привести пример кодом, который компилируется хотя бы GCC.

Надеюсь, что теперь стало понятнее.

[Евгений Шатунов]

devalone, да, оно это и означает. Лямбда без замыкания свободно приводится к указателю на глобальную функцию, что доступно написано по моей ссылке на стандарт и также доступно написано по ссылке ув. Vitaly , но он текст по своей ссылке, похоже, читать не стал. :)

Ты, видимо, пользуешься или 14м стандартом, или студией 2015-2017u2. У тебя анонимные функции, просто, не могут быть выедены во время компиляции. Лямбды могут становиться constexpr начиная с 17го стандарта. В рамках этого стандарта ты можешь воспользоваться кодом Романа из комментария к вопросу.

[devalone]

Евгений Шатунов, не, у меня g++ с опцией -std=c++17, пишет:

main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:16:4: error: lambda-expression in template-argument
A<[](){
^
main.cpp:18:3: error: template argument 1 is invalid
}>::call();
^

или если присваивать лямбду в локальную переменную:

main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:19:5: error: ‘main()::::_FUN’ is not a valid template argument for type ‘void (*)()’ because ‘static void main()::::_FUN()’ has no linkage
A::call();
^

[Roman]

devalone, https://coliru.stacked-crooked.com/a/b76d833d69d884ee

[devalone]

Roman,

если присваивать лямбду в локальную переменную:

с глобальной и смысла в лямбде никакого

[Roman]

devalone, https://coliru.stacked-crooked.com/a/e8cc2f3b18ff088d
почему g++ не переваривает не знаю.

[Евгений Шатунов]

devalone, напрямую анонимную функцию в параметр шаблона передать нельзя, т.к. это все таки объект с категорией prvalue. При чем, этот объект вероятнее всего не будет constexpr.
GCC уже долгое время не может справиться с задачей поддержки стандартов. Он просто не может работать с лямбдой даже через constexpr void (*fun_ptr)() = [](){};.

Чтобы передать лямбду в параметр шаблона, тебе требуется сперва проксировать ее через constexpr объект.
Посмотри пример. Вместо Clang ты можешь выбрать GCC и словить ошибку компиляции. При этом и MSVC++2019, и Clang 8 с задачей справляются.
При этом, справиться компиляторы могут и с такой конструкцией.

[devalone]

Евгений Шатунов, а clang даже напрямую может передать)
https://coliru.stacked-crooked.com/a/482cdb9fdb6cd93f

[Евгений Шатунов]

devalone, на coliru.stacked-crooked.com работает clang 5.0 и он может обработать лямбду прямо в параметре шаблона. Я сча глянул на gcc.godbolt.org, такую конструкцию компилирует только clang 5.0 и clang 6.0.
Я даже и не знаю как к этому относиться. :) Скорее всего такое поведение - это уже ошибка. Потому в последних версиях clang этого уже не может.