Programación funcional en C++. Implementando f(a)(b)(c)

c++11 functional-programming

Question

He estado entrando en los conceptos básicos de la programación funcional con C ++. Estoy tratando de hacer una función f(a)(b)(c) que devolverá a + b + c . Implementé con éxito la función f(a)(b) que devuelve a + b. Aquí está el código para ello:

std::function<double(double)> plus2(double a){
    return[a](double b){return a + b; };
}

Simplemente no puedo entender cómo implementar la función f(a)(b)(c) que, como dije anteriormente, debería devolver a + b + c .

Answer 1

Aquí hay un enfoque inspirado en un patrón de estado único que usa operator() para cambiar el estado.

Editar: se intercambió la asignación innecesaria para una inicialización.

#include<iostream>
class adder{
private:
  adder(double a)val(a){}
  double val = 0.0;
  static adder* mInstance;
public:
  adder operator()(double a){
    val += a;
    return *this;}
  static adder add(double a){
    if(mInstance) delete mInstance;
    mInstance = new adder(a);
    return *mInstance;}
  double get(){return val;}
};
adder* adder::mInstance = 0;
int main(){
  adder a = adder::add(1.0)(2.0)(1.0);
  std::cout<<a.get()<<std::endl;
  std::cout<<adder::add(1.0)(2.0)(3.0).get()<<std::endl;
  return 0;
}

Answer 2

Aquí hay un enfoque ligeramente diferente, que devuelve una referencia a *this del operator() , por lo que no tiene ninguna copia flotando. Es una implementación muy simple de un functor que almacena estado y pliegues izquierdos recursivamente sobre sí mismo:

#include <iostream>

template<typename T>
class Sum
{
    T x_{};
public:
    Sum& operator()(T x)
    {
        x_ += x;
        return *this;
    }
    operator T() const
    {
        return x_;
    }
};

int main()
{
    Sum<int> s;
    std::cout << s(1)(2)(3);
}

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Answer 3

Esto no es f(a)(b)(c) sino curry(f)(a)(b)(c) . Ajustamos f manera que cada argumento adicional devuelva otro curry o invoque la función con entusiasmo. Esto es C ++ 17, pero se puede implementar en C ++ 11 con un montón de trabajo extra.

Tenga en cuenta que esta es una solución para cursar una función, que es la impresión que obtuve de la pregunta, y no una solución para doblar una función binaria.

template <class F>
auto curry(F f) {
    return [f](auto... args) -> decltype(auto) {
        if constexpr(std::is_invocable<F&, decltype(args)...>{}) {
            return std::invoke(f, args...);
        }
        else {
            return curry([=](auto... new_args)
                    -> decltype(std::invoke(f, args..., new_args...))
                {
                    return std::invoke(f, args..., new_args...);
                });
        }
    };  
}

Me he saltado el envío de referencias por brevedad. El uso de ejemplo sería:

int add(int a, int b, int c) { return a+b+c; }

curry(add)(1,2,2);       // 5
curry(add)(1)(2)(2);     // also 5
curry(add)(1, 2)(2);     // still the 5th
curry(add)()()(1,2,2);   // FIVE

auto f = curry(add)(1,2);
f(2);                    // i plead the 5th

Answer 4

La forma más simple que se me ocurre para hacer esto es definir plus3() en términos de plus2() .

std::function<double(double)> plus2(double a){
    return[a](double b){return a + b; };
}

auto plus3(double a) {
    return [a](double b){ return plus2(a + b); };
}

Esto combina las dos primeras listas de argumentos en un único arglista, que se usa para llamar a plus2() . Hacerlo nos permite reutilizar nuestro código preexistente con una mínima repetición y puede ampliarse fácilmente en el futuro; plusN() solo necesita devolver una lambda que llame a plusN-1() , que pasará la llamada a la función anterior, hasta que llegue a plus2() . Se puede usar así:

int main() {
    std::cout << plus2(1)(2)    << '' ''
              << plus3(1)(2)(3) << ''/n'';
}
// Output: 3 6

Teniendo en cuenta que solo estamos llamando en línea, podemos convertir esto fácilmente en una plantilla de función, lo que elimina la necesidad de crear versiones para argumentos adicionales.

template<int N>
auto plus(double a);

template<int N>
auto plus(double a) {
    return [a](double b){ return plus<N - 1>(a + b); };
}

template<>
auto plus<1>(double a) {
    return a;
}

int main() {
    std::cout << plus<2>(1)(2)          << '' ''
              << plus<3>(1)(2)(3)       << '' ''
              << plus<4>(1)(2)(3)(4)    << '' ''
              << plus<5>(1)(2)(3)(4)(5) << ''/n'';
}
// Output: 3 6 10 15

Vea ambos en acción here .

Answer 5

Puede hacerlo haciendo que su función f devuelva un functor , es decir, un objeto que implemente operator() . Aquí hay una forma de hacerlo:

struct sum 
{
    double val;

    sum(double a) : val(a) {}

    sum operator()(double a) { return val + a; }

    operator double() const { return val; }
};

sum f(double a)
{
    return a;
}

Ejemplo

Link

int main()
{
    std::cout << f(1)(2)(3)(4) << std::endl;
}

Versión de la plantilla

Incluso puede escribir una versión con plantilla que permita que el compilador deduzca el tipo. Pruébalo here .

template <class T>
struct sum 
{
    T val;

    sum(T a) : val(a) {}

    template <class T2>
    auto operator()(T2 a) -> sum<decltype(val + a)> { return val + a; }

    operator T() const { return val; }
};

template <class T>
sum<T> f(T a)
{
    return a;
}

Ejemplo

En este ejemplo, T finalmente resolverá double :

std::cout << f(1)(2.5)(3.1f)(4) << std::endl;

Answer 6

Si está abierto a usar bibliotecas, esto es realmente fácil en Boost''s Hana :

double plus4_impl(double a, double b, double c, double d) {
    return a + b + c + d;
}

constexpr auto plus4 = boost::hana::curry<4>(plus4_impl);

Y luego usarlo es exactamente lo que deseas:

int main() {
    std::cout << plus4(1)(1.0)(3)(4.3f) << ''/n'';
    std::cout << plus4(1, 1.0)(3)(4.3f) << ''/n''; // you can also do up to 4 args at a time
}

Answer 7

Simplemente tome su solución de 2 elementos y amplíela envolviéndola con otra lambda.

Como desea devolver una lambda que obtenga un double y devuelva una lambda de suma double , todo lo que necesita hacer es envolver su tipo de retorno actual con otra función y agregar una lambda anidada a su actual (una lambda que devuelve una lambda):

std::function<std::function<double(double)>(double)> plus3 (double a){
    return [a] (double b) {
        return [a, b] (double c) {
            return a + b + c;
        };
    };
}

• Como @ notedаn señaló, puede omitir std::function<std::function<double(double)>(double)> y llevarse bien con auto :

  auto plus3 (double a){
      return [a] (double b) {
          return [a, b] (double c) { return a + b + c; };
      };
  }

• Puede expandir esta estructura para cada número de elementos, utilizando lambdas anidadas más profundas. Demostración de 4 elementos:

  auto plus4 (double a){
      return [a] (double b) {
          return [a, b] (double c) {
              return [a, b, c] (double d) {
                  return a + b + c + d;
              };
          };
      };
  }

Answer 8

Todas estas respuestas parecen terriblemente complicadas.

auto f = [] (double a) {
    return [=] (double b) {
        return [=] (double c) {
            return a + b + c;
        };
    };
};

hace exactamente lo que desea, y funciona en C ++ 11, a diferencia de muchas o quizás la mayoría de las otras respuestas aquí.

Tenga en cuenta que no utiliza la std::function que incurre en una penalización de rendimiento y, de hecho, es probable que pueda incorporarse en muchos casos.

Answer 9

Voy a jugar.

Desea hacer un pliegue al curry sobre la suma. Podríamos resolver este problema, o podríamos resolver una clase de problemas que incluyen esto.

Entonces, primero, además:

auto add = [](auto lhs, auto rhs){ return std::move(lhs)+std::move(rhs); };

Eso expresa el concepto de suma bastante bien.

Ahora, plegando:

template<class F, class T>
struct folder_t {
  F f;
  T t;
  folder_t( F fin, T tin ):
    f(std::move(fin)),
    t(std::move(tin))
  {}
  template<class Lhs, class Rhs>
  folder_t( F fin, Lhs&&lhs, Rhs&&rhs):
    f(std::move(fin)),
    t(
      f(std::forward<Lhs>(lhs), std::forward<Rhs>(rhs))
    )
  {}
  template<class U>
  folder_t<F, std::result_of_t<F&(T, U)>> operator()( U&& u )&&{
    return {std::move(f), std::move(t), std::forward<U>(u)};
  }
  template<class U>
  folder_t<F, std::result_of_t<F&(T const&, U)>> operator()( U&& u )const&{
    return {f, t, std::forward<U>(u)};
  }
  operator T()&&{
    return std::move(t);
  }
  operator T() const&{
    return t;
  }
};

Toma un valor de semilla y una T, luego permite encadenar.

template<class F, class T>
folder_t<F, T> folder( F fin, T tin ) {
  return {std::move(fin), std::move(tin)};
}

Ahora los conectamos.

auto adder = folder(add, 0);
std::cout << adder(2)(3)(4) << "/n";

También podemos usar la folder para otras operaciones:

auto append = [](auto vec, auto element){
  vec.push_back(std::move(element));
  return vec;
};

Utilizar:

auto appender = folder(append, std::vector<int>{});
for (int x : appender(1)(2)(3).get())
    std::cout << x << "/n";

Ejemplo en vivo .

Tenemos que llamar a .get() aquí porque for(:) loops no entiende el operator T() nuestra carpeta operator T() . Podemos arreglar eso con un poco de trabajo, pero .get() es más fácil.