Eu sou novo no C ++ 11. Estou escrevendo a seguinte função lambda recursiva, mas ela não é compilada.

sum.cpp

#include <iostream>
#include <functional>

auto term = [](int a)->int {
  return a*a;
};

auto next = [](int a)->int {
  return ++a;
};

auto sum = [term,next,&sum](int a, int b)mutable ->int {
  if(a>b)
    return 0;
  else
    return term(a) + sum(next(a),b);
};

int main(){
  std::cout<<sum(1,10)<<std::endl;
  return 0;
}

Erro de compilação:

Para obter mais informações, consulte a página de suporte do Microsoft Visual Studio.

sum.cpp: Na função lambda: sum.cpp: 18: 36: erro: ' ((<lambda(int, int)>*)this)-><lambda(int, int)>::sum' não pode ser usado como uma função

versão gcc

gcc versão 4.5.0 20091231 (experimental) (GCC)

Mas se eu alterar a declaração sum()como abaixo, ela funcionará:

std::function<int(int,int)> sum = [term,next,&sum](int a, int b)->int {
   if(a>b)
     return 0;
   else
     return term(a) + sum(next(a),b);
};

Alguém poderia por favor esclarecer isso?

Pense na diferença entre a versão automática e a versão do tipo totalmente especificada. A palavra - chave auto infere seu tipo do que quer que seja inicializado, mas o que você está inicializando precisa saber qual é o seu tipo (nesse caso, o fechamento lambda precisa saber os tipos que está capturando). Algo como um problema de galinha e ovo.

Por outro lado, o tipo de um objeto de função totalmente especificado não precisa "saber" nada sobre o que está sendo atribuído a ele e, portanto, o fechamento do lambda também pode ser totalmente informado sobre os tipos que está capturando.

Considere esta pequena modificação do seu código e pode fazer mais sentido:

std::function<int(int,int)> sum;
sum = [term,next,&sum](int a, int b)->int {
if(a>b)
    return 0;
else
    return term(a) + sum(next(a),b);
};

Obviamente, isso não funcionaria com auto . As funções lambda recursivas funcionam perfeitamente bem (pelo menos elas funcionam no MSVC, onde tenho experiência com elas), mas elas não são realmente compatíveis com a inferência de tipo.

O truque é alimentar a implementação lambda como um parâmetro , não por captura.

const auto sum = [term,next](int a, int b) {
  auto sum_impl=[term,next](int a,int b,auto& sum_ref) mutable {
    if(a>b){
      return 0;
    }
    return term(a) + sum_ref(next(a),b,sum_ref);
  };
  return sum_impl(a,b,sum_impl);
};

Todos os problemas em ciência da computação podem ser resolvidos por outro nível de indireção . Encontrei esse truque fácil pela primeira vez em http://pedromelendez.com/blog/2015/07/16/recursive-lambdas-in-c14/

Ele não requer C ++ 14, enquanto a questão é em C ++ 11, mas talvez interessante para a maioria.

Ir via std::functiontambém é possível, mas pode resultar em código mais lento. Mas não sempre. Dê uma olhada nas respostas para std :: function vs template

Isso não é apenas uma peculiaridade do C ++, ele é mapeado diretamente para a matemática do cálculo lambda. Da Wikipedia :

Lambda calculus cannot express this as directly as some other notations:
all functions are anonymous in lambda calculus, so we can't refer to a
value which is yet to be defined, inside the lambda term defining that
same value. However, recursion can still be achieved by arranging for a
lambda expression to receive itself as its argument value

Com o C ++ 14, agora é muito fácil criar um lambda recursivo eficiente sem a necessidade de sobrecarga adicional std::function, em apenas algumas linhas de código (com uma pequena edição do original para impedir que o usuário tire uma cópia acidental ):

template <class F>
struct y_combinator {
    F f; // the lambda will be stored here

    // a forwarding operator():
    template <class... Args>
    decltype(auto) operator()(Args&&... args) const {
        // we pass ourselves to f, then the arguments.
        // [edit: Barry] pass in std::ref(*this) instead of *this
        return f(std::ref(*this), std::forward<Args>(args)...);
    }
};

// helper function that deduces the type of the lambda:
template <class F>
y_combinator<std::decay_t<F>> make_y_combinator(F&& f) {
    return {std::forward<F>(f)};
}

com o qual sua sumtentativa original se torna:

auto sum = make_y_combinator([term,next](auto sum, int a, int b) {
  if (a>b) {
    return 0;
  }
  else {
    return term(a) + sum(next(a),b);
  }
});

No C ++ 17, com o CTAD, podemos adicionar um guia de dedução:

template <class F> y_combinator(F) -> y_combinator<F>;

O que evita a necessidade da função auxiliar. Podemos apenas escrever y_combinator{[](auto self, ...){...}}diretamente.

No C ++ 20, com o CTAD para agregados, o guia de dedução não será necessário.

Eu tenho outra solução, mas trabalho apenas com lambdas sem estado:

void f()
{
    static int (*self)(int) = [](int i)->int { return i>0 ? self(i-1)*i : 1; };
    std::cout<<self(10);
}

O truque aqui é que os lambdas podem acessar variáveis ​​estáticas e você pode converter as sem estado em ponteiro de função.

Você pode usá-lo com lambdas padrão:

void g()
{
    int sum;
    auto rec = [&sum](int i) -> int
    {
        static int (*inner)(int&, int) = [](int& _sum, int i)->int 
        {
            _sum += i;
            return i>0 ? inner(_sum, i-1)*i : 1; 
        };
        return inner(sum, i);
    };
}

Seu trabalho no GCC 4.7

Você pode fazer uma função lambda chamar-se recursivamente. A única coisa que você precisa fazer é referenciá-lo através de um wrapper de função para que o compilador saiba que é o tipo de retorno e argumento (você não pode capturar uma variável - a própria lambda - que ainda não foi definida) .

  function<int (int)> f;

  f = [&f](int x) {
    if (x == 0) return 0;
    return x + f(x-1);
  };

  printf("%d\n", f(10));

Tenha muito cuidado para não ficar fora do escopo do invólucro f.

Para tornar o lambda recursivo sem usar classes e funções externas ( std::functioncombinador como ponto fixo), pode-se usar a seguinte construção no C ++ 14 ( exemplo ao vivo ):

#include <utility>
#include <list>
#include <memory>
#include <iostream>

int main()
{
    struct tree
    {
        int payload;
        std::list< tree > children = {}; // std::list of incomplete type is allowed
    };
    std::size_t indent = 0;
    // indication of result type here is essential
    const auto print = [&] (const auto & self, const tree & node) -> void
    {
        std::cout << std::string(indent, ' ') << node.payload << '\n';
        ++indent;
        for (const tree & t : node.children) {
            self(self, t);
        }
        --indent;
    };
    print(print, {1, {{2, {{8}}}, {3, {{5, {{7}}}, {6}}}, {4}}});
}

impressões:

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Observe que o tipo de resultado lambda deve ser especificado explicitamente.

Fiz um benchmark comparando uma função recursiva versus uma função lambda recursiva usando o std::function<>método de captura. Com as otimizações completas ativadas na versão 4.1 do clang, a versão lambda ficou significativamente mais lenta.

#include <iostream>
#include <functional>
#include <chrono>

uint64_t sum1(int n) {
  return (n <= 1) ? 1 : n + sum1(n - 1);
}

std::function<uint64_t(int)> sum2 = [&] (int n) {
  return (n <= 1) ? 1 : n + sum2(n - 1);
};

auto const ITERATIONS = 10000;
auto const DEPTH = 100000;

template <class Func, class Input>
void benchmark(Func&& func, Input&& input) {
  auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (auto i = 0; i != ITERATIONS; ++i) {
    func(input);
  }
  auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2-t1).count();
  std::cout << "Duration: " << duration << std::endl;
}

int main() {
  benchmark(sum1, DEPTH);
  benchmark(sum2, DEPTH);
}

Produz resultados:

Duration: 0 // regular function
Duration: 4027 // lambda function

(Nota: também confirmei com uma versão que utilizou as entradas do cin, para eliminar a avaliação do tempo de compilação)

Clang também produz um aviso do compilador:

main.cc:10:29: warning: variable 'sum2' is uninitialized when used within its own initialization [-Wuninitialized]

O que é esperado e seguro, mas deve ser observado.

É ótimo ter uma solução em nossos cintos de ferramentas, mas acho que a linguagem precisará de uma maneira melhor de lidar com esse caso, se o desempenho for comparável aos métodos atuais.

Nota:

Como comentou um comentarista, parece que a versão mais recente do VC ++ encontrou uma maneira de otimizar isso até o ponto de desempenho igual. Talvez não precisemos de uma maneira melhor de lidar com isso, afinal (exceto o açúcar sintático).

Além disso, como algumas outras postagens de SO destacaram nas últimas semanas, o desempenho em std::function<>si pode ser a causa da função de desaceleração versus chamada diretamente, pelo menos quando a captura lambda é muito grande para caber em alguns std::functionusos de espaço otimizado para bibliotecas para pequenos functores (Eu acho que meio que como as várias otimizações de cadeia curta?).

Essa é uma implementação um pouco mais simples do operador de ponto de fixação, que torna um pouco mais óbvio exatamente o que está acontecendo.

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

template<typename T, typename... Args>
struct fixpoint
{
    typedef function<T(Args...)> effective_type;
    typedef function<T(const effective_type&, Args...)> function_type;

    function_type f_nonr;

    T operator()(Args... args) const
    {
        return f_nonr(*this, args...);
    }

    fixpoint(const function_type& p_f)
        : f_nonr(p_f)
    {
    }
};


int main()
{
    auto fib_nonr = [](const function<int(int)>& f, int n) -> int
    {
        return n < 2 ? n : f(n-1) + f(n-2);
    };

    auto fib = fixpoint<int,int>(fib_nonr);

    for (int i = 0; i < 6; ++i)
    {
        cout << fib(i) << '\n';
    }
}

Aqui está uma versão refinada da solução combinadora Y com base em uma proposta pela @Barry.

template <class F>
struct recursive {
  F f;
  template <class... Ts>
  decltype(auto) operator()(Ts&&... ts)  const { return f(std::ref(*this), std::forward<Ts>(ts)...); }

  template <class... Ts>
  decltype(auto) operator()(Ts&&... ts)  { return f(std::ref(*this), std::forward<Ts>(ts)...); }
};

template <class F> recursive(F) -> recursive<F>;
auto const rec = [](auto f){ return recursive{std::move(f)}; };

Para usar isso, pode-se fazer o seguinte

auto fib = rec([&](auto&& fib, int i) {
// implementation detail omitted.
});

É semelhante à let recpalavra - chave no OCaml, embora não seja a mesma.

C ++ 14: Aqui está um conjunto genérico de lambdas recursivo, sem estado / sem captura, sem captura de estado que gera todos os números de 1, 20

([](auto f, auto n, auto m) {
    f(f, n, m);
})(
    [](auto f, auto n, auto m) -> void
{
    cout << typeid(n).name() << el;
    cout << n << el;
    if (n<m)
        f(f, ++n, m);
},
    1, 20);

Se bem entendi, está usando a solução combinadora Y

E aqui está a versão da soma (n, m)

auto sum = [](auto n, auto m) {
    return ([](auto f, auto n, auto m) {
        int res = f(f, n, m);
        return res;
    })(
        [](auto f, auto n, auto m) -> int
        {
            if (n > m)
                return 0;
            else {
                int sum = n + f(f, n + 1, m);
                return sum;
            }
        },
        n, m); };

auto result = sum(1, 10); //result == 55

Aqui está a resposta final para o OP. De qualquer forma, o Visual Studio 2010 não oferece suporte à captura de variáveis ​​globais. E você não precisa capturá-los porque a variável global é acessível globalmente por define. A resposta a seguir usa a variável local.

#include <functional>
#include <iostream>

template<typename T>
struct t2t
{
    typedef T t;
};

template<typename R, typename V1, typename V2>
struct fixpoint
{
    typedef std::function<R (V1, V2)> func_t;
    typedef std::function<func_t (func_t)> tfunc_t;
    typedef std::function<func_t (tfunc_t)> yfunc_t;

    class loopfunc_t {
    public:
        func_t operator()(loopfunc_t v)const {
            return func(v);
        }
        template<typename L>
        loopfunc_t(const L &l):func(l){}
        typedef V1 Parameter1_t;
        typedef V2 Parameter2_t;
    private:
        std::function<func_t (loopfunc_t)> func;
    };
    static yfunc_t fix;
};
template<typename R, typename V1, typename V2>
typename fixpoint<R, V1, V2>::yfunc_t fixpoint<R, V1, V2>::fix = [](tfunc_t f) -> func_t {
    return [f](fixpoint<R, V1, V2>::loopfunc_t x){  return f(x(x)); }
    ([f](fixpoint<R, V1, V2>::loopfunc_t x) -> fixpoint<R, V1, V2>::func_t{
        auto &ff = f;
        return [ff, x](t2t<decltype(x)>::t::Parameter1_t v1, 
            t2t<decltype(x)>::t::Parameter1_t v2){
            return ff(x(x))(v1, v2);
        }; 
    });
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    auto term = [](int a)->int {
      return a*a;
    };

    auto next = [](int a)->int {
      return ++a;
    };

    auto sum = fixpoint<int, int, int>::fix(
    [term,next](std::function<int (int, int)> sum1) -> std::function<int (int, int)>{
        auto &term1 = term;
        auto &next1 = next;
        return [term1, next1, sum1](int a, int b)mutable ->int {
            if(a>b)
                return 0;
        else
            return term1(a) + sum1(next1(a),b);
        };
    });

    std::cout<<sum(1,10)<<std::endl; //385

    return 0;
}

Você está tentando capturar uma variável (soma) que está no meio da definição. Isso não pode ser bom.

Eu não acho que lambdas C ++ 0x verdadeiramente auto-recursivas sejam possíveis. Você deve conseguir capturar outras lambdas, no entanto.

Essa resposta é inferior à de Yankes, mas ainda assim, aqui está:

using dp_type = void (*)();

using fp_type = void (*)(dp_type, unsigned, unsigned);

fp_type fp = [](dp_type dp, unsigned const a, unsigned const b) {
  ::std::cout << a << ::std::endl;
  return reinterpret_cast<fp_type>(dp)(dp, b, a + b);
};

fp(reinterpret_cast<dp_type>(fp), 0, 1);

Você precisa de um combinador de ponto fixo. Veja isso .

ou observe o seguinte código:

//As decltype(variable)::member_name is invalid currently, 
//the following template is a workaround.
//Usage: t2t<decltype(variable)>::t::member_name
template<typename T>
struct t2t
{
    typedef T t;
};

template<typename R, typename V>
struct fixpoint
{
    typedef std::function<R (V)> func_t;
    typedef std::function<func_t (func_t)> tfunc_t;
    typedef std::function<func_t (tfunc_t)> yfunc_t;

    class loopfunc_t {
    public:
        func_t operator()(loopfunc_t v)const {
            return func(v);
        }
        template<typename L>
        loopfunc_t(const L &l):func(l){}
        typedef V Parameter_t;
    private:
        std::function<func_t (loopfunc_t)> func;
    };
    static yfunc_t fix;
};
template<typename R, typename V>
typename fixpoint<R, V>::yfunc_t fixpoint<R, V>::fix = 
[](fixpoint<R, V>::tfunc_t f) -> fixpoint<R, V>::func_t {
    fixpoint<R, V>::loopfunc_t l = [f](fixpoint<R, V>::loopfunc_t x) ->
        fixpoint<R, V>::func_t{
            //f cannot be captured since it is not a local variable
            //of this scope. We need a new reference to it.
            auto &ff = f;
            //We need struct t2t because template parameter
            //V is not accessable in this level.
            return [ff, x](t2t<decltype(x)>::t::Parameter_t v){
                return ff(x(x))(v); 
            };
        }; 
        return l(l);
    };

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int v = 0;
    std::function<int (int)> fac = 
    fixpoint<int, int>::fix([](std::function<int (int)> f)
        -> std::function<int (int)>{
        return [f](int i) -> int{
            if(i==0) return 1;
            else return i * f(i-1);
        };
    });

    int i = fac(10);
    std::cout << i; //3628800
    return 0;
}