C ++ 11は初めてです。次の再帰的なラムダ関数を書いていますが、コンパイルできません。

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;
}

コンパイルエラー：

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

sum.cpp：ラムダ関数内：sum.cpp：18：36：エラー： ' ((<lambda(int, int)>*)this)-><lambda(int, int)>::sum'は関数として使用できません

gccバージョン

gccバージョン4.5.0 20091231（試験的）（GCC）

しかし、私が次のように宣言を変更した場合sum()、それは機能します：

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);
};

誰かがこれに光を当ててもらえますか？

自動バージョンと完全に指定されたタイプバージョンの違いについて考えてください。自動キーワード、それがで初期化されます何から推論、その型が、何をしているが、その種類は（この場合には、ラムダクロージャは、それが捕捉していますタイプを知っている必要があります）であるかを知る必要があるとそれを初期化します。鶏と卵の問題。

一方、完全に指定された関数オブジェクトの型は、それに割り当てられているものについて何も「知る」必要がないため、ラムダのクロージャは、キャプチャする型についても完全に通知されます。

このコードのわずかな変更を検討してください。

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);
};

明らかに、これはautoでは機能しません。再帰的なラムダ関数は完全に適切に機能します（少なくとも、私が経験したMSVCでは機能します）。型推論と実際に互換性がないというだけのことです。

コツは、キャプチャーではなく、ラムダ実装をパラメーターとしてそれ自体にフィードすることです。

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);
};

コンピュータサイエンスのすべての問題は、別のレベルの間接参照で解決できます。私は最初にこの簡単なトリックをhttp://pedromelendez.com/blog/2015/07/16/recursive-lambdas-in-c14/で見つけました

それはない質問はC ++ 11の上にある間、C ++ 14を必要としますが、ほとんどのおそらく興味深いです。

経由して行くことstd::functionも可能ですが、でき遅くコードにつながります。しかしいつもではない。std :: function vsテンプレートに対する答えを見てください

これはC ++の特殊性だけではなく、ラムダ計算の数学に直接対応しています。ウィキペディアから：

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

C ++ 14を使用すると、std::function数行のコードで、の追加のオーバーヘッドを発生させることなく、効率的な再帰的ラムダを簡単に作成できます（ユーザーが誤ってコピーを作成するのを防ぐため、元のコードを少し編集するだけで） ）：

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)};
}

元のsum試みは次のようになります。

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);
  }
});

C ++ 17では、CTADを使用して、控除ガイドを追加できます。

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

これにより、ヘルパー関数の必要がなくなります。y_combinator{[](auto self, ...){...}}直接書けます。

C ++ 20では、集計にCTADを使用すると、控除ガイドは必要ありません。

私は別の解決策を持っていますが、ステートレスラムダでのみ機能します。

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

ここでのトリックは、ラムダが静的変数にアクセスでき、ステートレス変数を関数ポインターに変換できることです。

標準のラムダで使用できます。

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);
    };
}

GCC 4.7での作業

ラムダ関数自体を再帰的に呼び出すことができます。あなたがしなければならない唯一のことは、コンパイラがそれが戻り値と引数の型であることを知っているように、関数ラッパーを通してそれを参照することです（まだ定義されていない変数-ラムダ自体-をキャプチャすることはできません） 。

  function<int (int)> f;

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

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

ラッパーfのスコープを使い果たしないように十分注意してください。

外部クラスと関数（std::functionまたは固定小数点コンビネーターなど）を使用せずにラムダを再帰的にするには、C ++ 14で次の構成を使用できます（実例）：

#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}}});
}

プリント：

1
 2
  8
 3
  5
   7
  6
 4

ラムダの結果タイプは明示的に指定する必要があることに注意してください。

std::function<>キャプチャーメソッドを使用して、再帰関数と再帰ラムダ関数を比較するベンチマークを実行しました。clangバージョン4.1で完全な最適化を有効にすると、ラムダバージョンの実行速度が大幅に低下しました。

#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);
}

結果を生成します：

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

（注：コンパイル時の評価を排除するために、cinから入力を取得するバージョンでも確認しました）

Clangはコンパイラ警告も生成します。

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

これは予想されることであり、安全ですが、注意する必要があります。

私たちのツールベルトに解決策があることは素晴らしいことですが、パフォーマンスが現在の方法に匹敵する場合、言語はこのケースを処理するためのより良い方法を必要とすると思います。

注意：

コメンターが指摘したように、VC ++の最新バージョンはこれを同等のパフォーマンスの点まで最適化する方法を見つけたようです。おそらく、これを処理するためのより良い方法は必要ないかもしれません（構文糖を除く）。

また、他のいくつかのSO投稿がここ数週間で概説したstd::function<>ように、少なくともラムダキャプチャが大きすぎstd::functionて小さなファンクタのライブラリ最適化スペースの使用に収まらない場合は、それ自体のパフォーマンスが直接関数を呼び出すのと比べてスローダウンの原因である可能性があります（私はちょっとしたさまざまな短い文字列の最適化が好きだと思いますか？）

これは、フィックスポイント演算子のやや単純な実装であり、何が起こっているのかを少し明確にします。

#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';
    }
}

これは、@ Barryによって提案されたものに基づいた、Yコンビネーターソリューションの改良バージョンです。

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)}; };

これを使用するには、次のようにします

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

let recOCaml のキーワードと似ていますが、同じではありません。

C ++ 14：1、20からすべての数値を出力する、ラムダの再帰的な匿名のステートレス/キャプチャジェネリックなしセットを次に示します

([](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);

私が正しく理解していれば、これはYコンビネーターソリューションを使用しています

そして、これがsum（n、m）バージョンです

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

これがOPの最終的な回答です。とにかく、Visual Studio 2010はグローバル変数のキャプチャをサポートしていません。また、定義によってグローバル変数にグローバルにアクセスできるため、それらをキャプチャする必要はありません。次の回答では、代わりにローカル変数を使用しています。

#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;
}

定義中の変数（合計）をキャプチャしようとしています。それは良くありません。

私は本当に自己再帰的なC ++ 0xラムダが可能だとは思いません。ただし、他のラムダをキャプチャできるはずです。

この答えはヤンケスのものより劣りますが、それでも、ここにそれは行きます：

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);

固定小数点コンビネーターが必要です。参照してくださいこれを。

または、次のコードを見てください。

//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;
}