C++函数返回函数

Question

标准中哪些地方不允许函数返回函数？我知道它们在概念上是荒谬的，但在我看来语法允许它们。根据此网页，“noptr-declarator [is] any valid declarator”将包含函数声明符：

int f()();

关于语法。

在我看来，[dcl.decl] 中阐明的语法允许

int f(char)(double)

可以解释为函数 f 需要一个 char 和 returns 具有与 int g(double).

相同签名的函数

1    declarator:
2       ptr-declarator
3       noptr-declarator parameters-and-qualifiers trailing-return-type
4    ptr-declarator:
5        noptr-declarator
6        ptr-operator ptr-declarator
7    noptr-declarator:
8        declarator-id attribute-specifier-seq opt
9        noptr-declarator parameters-and-qualifiers
10       noptr-declarator [ constant-expression opt ] attribute-specifier-seq opt
11       ( ptr-declarator )
12    parameters-and-qualifiers:
13       ( parameter-declaration-clause ) cv-qualifier-seqAfter

粗略地说，经过 1->2, 2=4, 4->6, 4->6 你应该有 ptr-运算符 ptr-运算符 ptr-运算符然后，使用 4->5, 5=7, 7->8 作为第一个声明符；对第二个和第三个声明符使用 4->5, 5=7, 7->9。

Answer 1

C 的正式语法实际上不允许 returning 函数，但是，人们总是可以 return 一个函数指针，就所有意图和目的而言，它看起来就像你想做的那样：

  int (*getFunc())(int, int) { … }

我固执地说，语法，是对这种功能缺乏支持的更根本的解释。标准的规则是后一个问题。

如果语法没有提供完成某事的方法，我认为对于任何给定的上下文无关语言，语义或标准所说的内容并不重要。

Answer 2

和C++11 (but not previous versions of C++) you can not only return C-like function pointers, but also C++ closures, notably with anonymous functions. See also std::function

标准不允许（语义上，语法上不允许 - 所以它不是 grammar 的问题；参见的引文）returning functions （并且还禁止 sizeof 函数！）但允许 return 函数指针 .

^{顺便说一句，我不认为你可以 return 整个函数。那是什么意思？你将如何实施？实际上，一个函数是一些代码块，它的名字（就像数组一样）是一个指向函数机器码开头的指针。}

一个不错的技巧可能是在运行时构建（使用 C++ 标准之外的机制）一个函数（然后处理它的函数指针）。某些外部库可能允许：您可以使用 JIT 库（例如 asmjit, gccjit, LLVM ...) or simply generate C++ code, then compile and dlopen & dlsym 它在 POSIX 系统等

PS。您可能正确地理解了 C++11 语法（标准中的 EBNF 规则）不禁止 returning 函数。这是一个语义规则，用简单的英语陈述，不允许这样做（不是任何语法规则）。我的意思是仅 EBNF 就允许：

 // semantically wrong... but perhaps not syntactically
 typedef int sigfun_T(std::string);
 sigfun_T foobar(int);

它是因为 semantics reasons (not because of EBNF rules) that a compiler is rightly rejecting the above code. Practically speaking, the symbol table 对 C++ 编译器很重要（它是不是语法或上下文无关语法）。

关于 C++ 的可悲事实是（由于遗留原因）它的语法（单独）非常模棱两可。因此，C++11 难以阅读（对人类而言），难以编写（对开发人员而言），难以解析（对编译器而言），....

Answer 3

来自 [dcl.fct]，非常明确：

Functions shall not have a return type of type array or function, although they may have a return type of type pointer or reference to such things. There shall be no arrays of functions, although there can be arrays of pointers to functions.

对于 C++11，您可能只需要：

std::function<int()> f();
std::function<int(double)> f(char);

C++ 语法有些混乱。语句int f(char)(double); 可以按语法解析。这是一个解析树：

此外，基于 [dcl.fct]/1:

这样的解析甚至是有意义的

In a declaration T D where D has the form
D1 ( parameter-declaration-clause ) cv-qualifier-seq_opt
ref-qualifier_opt exception-specification_opt attribute-specifier-seq_opt
and the type of the contained declarator-id in the declaration T D1 is “derived-declarator-type-list T”, the type of the declarator-id in D is “derived-declarator-type-list function of (parameter-declaration-clause ) cv-qualifier-seq_opt ref-qualifier_opt returning T”.

在此示例中 T == int、D == f(char)(double)、D1 == f(char)。 T D1 (int f(char)) 中 declarator-id 的类型是 "function of (char) returning int"。所以 derived-declarator-type-list 是 "function of (char) returning"。因此，f 的类型将被读作 "function of (char) returning function of (double) returning int."

这最终是无事生非，因为这是一种明确不允许的声明形式。但不是语法。

Answer 4

实际上在 C 中不能传递或 return 函数。只有一个pointer/address的函数可以是passed/returned，这在概念上已经很接近了。老实说，多亏了函数指针省略 & 和 * 的可能性，人们不应该真正关心函数或指针是否被传递（除非它包含任何静态数据）。这是简单的函数指针声明：

void (*foo)();

foo 是指向函数的指针 return 无效且不带参数。

在 C++ 中，差别不大。对于所有可调用的创建，仍然可以使用 C 风格的函数指针或新的有用的 std::function 对象。 C++ 还添加了 lambda expressions ，它们是内联函数，在某种程度上类似于函数式语言中的闭包。它允许您不将所有传递的函数设为全局。

最后 - returning 函数指针或 std::function 可能看起来很荒谬，但事实并非如此。例如，状态机模式（在大多数情况下）基于 return 指向函数处理下一个状态或可调用下一个状态对象的指针。

Answer 5

除非您return指向一个函数的指针或引用是可以的，否则另一种方法是return一个函数的副本。现在，想想一个函数的副本看起来像什么，行为像什么，行为像什么。那，首先是一个字节数组，这也是不允许的，而所有这些字节中的第二个将是一段代码的等价物 returning 一段代码....几乎所有启发式病毒扫描程序都会认为这是一种病毒，因为也没有办法验证运行时系统甚至在编译时 return 编辑的代码的可行性。即使你可以 return 一个数组，你如何 return 一个函数？ returning 数组（这将是堆栈上的副本）的主要问题是大小未知，因此无法将其从堆栈中删除，并且函数存在相同的困境（其中该数组将是机器语言二进制代码）。此外，如果您以那种方式 return 执行一个函数，您将如何转身调用该函数？

总而言之，returning 一个函数而不是指向一个函数的概念失败了，因为这个概念是一个未知大小的机器代码数组放置（复制）到堆栈上。这不是 C 或 C++ 旨在允许的东西，现在有了代码，可以转身调用该函数，尤其是当你想传递参数时。

我希望这是有道理的

Answer 6

在某种意义上，function_pointer 是其自身的功能，
"trailing return type" 在 c++11 中是一个很好的隐藏的东西，我宁愿这样写：

#include<iostream>



auto return0(void)->int
{return 0;}
auto returnf(void)->decltype(&return0)
{return &return0;}



/*Edit: or...
auto returnf(void)->auto (*)(void)->int
{return &return0;}
//that star means function pointer
*/




auto main(void)->int
{
    std::cout<<returnf()();
    return 0;
}

（如果类型不匹配，尝试应用地址运算符“&”）
看，很有道理。

但不利的一面是 "auto" 函数头部的东西，
那是不可移动的，没有类型可以匹配它（甚至 lambda 可以匹配模板类型 std::function<>）但如果你愿意，宏可以对你施展魔法（有时是诅咒）

#define func auto

Answer 7

using namespace std;

auto hello()
{
    char name[] = "asdf";
    return [&]() -> void
    {
        printf("%s\n", name);
    };
}

int main()
{
    hello()();
    auto r = hello();
    r();
    return 0;
}

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