c++ 11中的递归lambda函数

我是c++ 11的新手。我正在写下面的递归lambda函数，但它不能编译。

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;
}

编译错误:

vimal@linux-718q：~/Study/09C++/c++0x/lambda> g++ -std=c++0x sum.cpp

sum.cpp:在lambda函数中 sum.cpp:18:36:错误:' ((<lambda(int, int)>*)this)-><lambda(int, int)>::sum '不能用作函数

gcc版本

gcc版本4.5.0 20091231(实验性)(gcc)

但如果我改变sum()的声明如下所示，它可以工作:

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);
};

有人能解释一下吗?

当前回答

c++ 14: 这是lambdas的递归匿名无状态/无捕获泛型集输出从1,20开始的所有数字

([](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);

如果我没理解错，这是用y组合子解

这是(n, m)的和

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

2018-03-09 21:35:12

其他回答

这里证明了一个小主体的递归lambda几乎具有与普通递归函数相同的性能，可以直接调用自己。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <type_traits>
#include <functional>
#include <atomic>
#include <cmath>

using namespace std;
using namespace chrono;

unsigned recursiveFn( unsigned x )
{
    if( x ) [[likely]]
        return recursiveFn( x - 1 ) + recursiveFn( x - 1 );
    else
        return 0;
};

atomic_uint result;

int main()
{
    auto perf = []( function<void ()> fn ) -> double
    {
        using dur_t = high_resolution_clock::duration;
        using urep_t = make_unsigned_t<dur_t::rep>;
        high_resolution_clock::duration durMin( (urep_t)-1 >> 1 );
        for( unsigned r = 10; r--; )
        {
            auto start = high_resolution_clock::now();
            fn();
            dur_t dur = high_resolution_clock::now() - start;
            if( dur < durMin )
                durMin = dur;
        }
        return durMin.count() / 1.0e9;
    };
    auto recursiveLamdba = []( auto &self, unsigned x ) -> unsigned
    {
        if( x ) [[likely]]
            return self( self, x - 1 ) + self( self, x - 1 );
        else
            return 0;
    };
    constexpr unsigned DEPTH = 28;
    double
        tLambda = perf( [&]() { ::result = recursiveLamdba( recursiveLamdba, DEPTH ); } ),
        tFn = perf( [&]() { ::result = recursiveFn( DEPTH ); } );
    cout << trunc( 1000.0 * (tLambda / tFn - 1.0) + 0.5 ) / 10.0 << "%" << endl;
}

对于我的AMD Zen1 CPU，目前的MSVC递归速度快10%左右。对于我的Phenom II x4 945和g++ 11.1。这两个函数有相同的性能。请记住，这几乎是最糟糕的情况，因为函数体非常小。如果它更大，递归函数调用本身的部分就更小。

2022-11-20 08:17:35

这个答案不如扬克斯的，但还是这样:

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);

2014-02-26 09:09:25

下面是基于@Barry提出的y组合子解决方案的改进版本。

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)}; };

要使用它，可以执行以下操作

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

它类似于OCaml中的let rec关键字，尽管不相同。

2019-12-24 21:14:23

这里是op的最终答案。无论如何，Visual Studio 2010不支持捕获全局变量。您不需要捕获它们，因为全局变量可以通过define全局访问。下面的答案使用局部变量代替。

#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;
}

2011-06-23 13:20:08

我使用std::function<>捕获方法运行了一个基准测试，比较递归函数和递归lambda函数。在clang版本4.1上启用了完全优化后，lambda版本的运行速度明显变慢了。

#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);
}

产生的结果:

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

(注意:我还确认了一个从cin获取输入的版本，以消除编译时计算)

Clang还会产生一个编译器警告:

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

这是意料之中的，也是安全的，但应该注意。

在我们的工具中有一个解决方案是很好的，但我认为如果要与当前的方法相比，该语言需要更好的方法来处理这种情况。

注意:

正如一位评论者指出的那样，最新版本的vc++似乎已经找到了一种方法来优化这一点，以达到同等的性能。也许我们不需要更好的方法来处理这个问题(除了语法糖)。

另外，正如最近几周其他一些SO帖子所概述的那样，std::function<>本身的性能可能是导致直接调用function速度变慢的原因，至少当lambda捕获太大而无法放入一些库优化的空间时(我猜有点像各种短字符串优化?)

2013-01-29 20:34:35

c++ 11中的递归lambda函数

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