C++ 如何将Lambda转换成函数指针
没有捕获任何变量的Lambda表达式可以转换成与它的调用原型一致的函数指针。
参考下面的代码
void example1() { auto add = [](int x, int y) { return x + y; }; int x = 2, y = 3; int z1 = add(x, y); // 调用Lambda int(*f)(int, int) = add; // Lambda转换成函数指针 int z2 = f(x, y); // 调用函数 cout << z1 << ", " << z2 << endl; }
Lambda是实现了函数调用运算符的匿名类(anonymous class)。对于每一个Lambda,编译器创建匿名类,并定义相应的数据成员存储Lambda捕获的变量。没有捕获变量的Lambda不包含任何含成员变量。
一个没有任何成员变量(包括没有虚函数表指针)的类型,在空指针上调用成员函数也不会有任何的问题,因为它的成员函数不会通过this指针访问内存。
当Lambda向函数指针的转换时,编译器为Lambda的匿名类实现函数指针类型转换运算符。
上面的例子中,编译器实现operator int(*)(int, int)。
下面是Visual C++编译器为语句int(*f)(int, int) = add生成的64位汇编代码:
lea rcx,[add] call <lambda_0e153cdea67ea404383c23c1022dd325>::operator int (__cdecl*)(int,int) mov qword ptr [f],rax
第1行,变量"add"的地址存入rcx寄存器;第2行,调用匿名类的函数指针类型转换运算符;第3行,返回结果存入变量f。
提示:在默认的成员函数调用约定__thiscall下,this指针通过rcx寄存器传递, 有关__thiscall的详细内容,请参考:https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/cpp/thiscall。
下面是类型转换运算符实现的一行关键汇编代码
lea rax,[<lambda_0e153cdea67ea404383c23c1022dd325>::<lambda_invoker_cdecl>]
这一行把匿名类的名为lambda_invoker_cdecl的函数地址存入用于返回结果的寄存器rax。因为只有类的静态函数可以转换成非成员函数指针,所以lambda_invoker_cdecl是静态函数。下面是此函数其中一段汇编代码:
xor rcx,rcx call <lambda_0e153cdea67ea404383c23c1022dd325>::operator()
第一行,rcx寄存器清0,即this指针置0;第二行,调用operator()。
综合上面的分析,得出Lambda转换成函数指针的一种可能的实现方式,参考下面的代码:
typedef int(*FUNCADD)(int, int); // 实现两个整数相加的函数对象 class add_function_object { public: // 函数调用运算符 int operator()(int x, int y)const { return x + y; } // 函数指针类型转换运算符 operator FUNCADD()const { return add; } private: static int add(int x, int y) { add_function_object* obj = nullptr; return obj->operator()(x, y); } }; void example2() { int x = 2, y = 3; add_function_object add; int z1 = add(x, y); auto fadd = add.operator FUNCADD(); int z2 = fadd(x, y); cout << z1 << ", " << z2 << endl; }
从C++17起,没有捕获任何变量的Lambda可以用作值类型模板实参,参考下面的代码:
typedef int (*INTEGER_OPERATION)(int, int); int do_integer_operation(INTEGER_OPERATION op, int x, int y) { return op(x, y); } template <INTEGER_OPERATION op> int integer_operation_t(int x, int y) { return op(x, y); } void example3() { auto add = [](int x, int y) { return x + y; }; auto sub = [](int x, int y) { return x - y; }; int z1 = integer_operation_t<add>(2, 3); int z2 = do_integer_operation(integer_operation_t<sub>, 2, 3); cout << "z1 : " << z1 << ", z2 : " << z2 << endl; }
以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。
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