如何使用成员函数进行标准库范围操作

Question

我需要查找目录中的所有常规文件，并希望使用 C++20 范围（不是 Eric Niebler 的 range-v3）库。我想出了以下代码：

namespace fs = std::filesystem;

std::vector<fs::directory_entry> entries{ fs::directory_iterator("D:\\Path"), fs::directory_iterator() };

std::vector<fs::path> paths;
std::ranges::copy(entries |
    std::views::filter([](const fs::directory_entry& entry) { return entry.is_regular_file(); }) |
    std::views::transform([](const fs::directory_entry& entry) { return entry.path(); }),
    std::back_inserter(paths));

这可行，但我对使用 lambda 的额外样板感到不舒服；我习惯了 Java 8 流库，我不明白为什么不能直接使用成员函数。这是我第一次尝试重构：

std::ranges::copy(entries |
    std::views::filter(fs::directory_entry::is_regular_file) |
    std::views::transform(fs::directory_entry::path),
    std::back_inserter(paths));

这导致了编译器错误：

error C3867: 'std::filesystem::directory_entry::is_regular_file': non-standard syntax; use '&' to create a pointer to member
error C3889: call to object of class type 'std::ranges::views::_Filter_fn': no matching call operator found
...

所以我尝试了这个：

std::ranges::copy(entries |
    std::views::filter(&fs::directory_entry::is_regular_file) |
    std::views::transform(&fs::directory_entry::path),
    std::back_inserter(paths));

这修复了第一个错误，但没有修复第二个：

error C3889: call to object of class type 'std::ranges::views::_Filter_fn': no matching call operator found
...

所以我发现使用成员变量作为谓词，这看起来很有希望，所以我尝试了：

std::ranges::copy(entries |
    std::views::filter(std::mem_fn(&fs::directory_entry::is_regular_file)) |
    std::views::transform(std::mem_fn(&fs::directory_entry::path)),
    std::back_inserter(paths));

这导致了新的编译器错误：

error C2672: 'std::mem_fn': no matching overloaded function found
...

请注意，std::bind似乎也不起作用。任何帮助将不胜感激，谢谢！

Answer 1

正如&fs::directory_entry::is_regular_file参数原则上是正确的一样，假设该函数只有一个非模板重载。指针只能指向一个函数（或函数模板特化），而不能指向重载集。

然而，根据标准，有两个重载directory_entry::is_regular_file。要为指针选择其中之一，您需要直接在指针周围添加显式转换，其中目标指针类型与您要选择的重载类型相匹配。在这种特殊情况下，&操作员将从重载集中选择与目标类型匹配的函数。

但即便如此，标准规定，如果您尝试获取对标准库类的非静态成员的任何引用或指针，则行为是未指定的。这基本上允许标准库实现者更改重载集，只要对函数的直接调用的行为就像标准中指定的重载一样。

在第一个示例中使用 lambda 是预期用途，也是唯一保证有效的用途。不过，您可以稍微减少样板。您不需要重复参数类型。

[](auto& entry) { return entry.is_regular_file(); }

也会起作用。

如果您经常需要这个，并且您对输入 lambda 感到恼火，您也可以为它自己编写一个宏。就像是

#define LIFT_MEMBER_FUNC(func) \
    ([](auto&& obj, auto&&... args) \
    noexcept(noexcept((decltype(obj)(obj)).func(decltype(args)(args)...))) \
    -> decltype(auto) \
    requires requires { (decltype(obj)(obj)).func(decltype(args)(args)...); } \
    { return (decltype(obj)(obj)).func(decltype(args)(args)...); })

进而

std::views::filter(LIFT_MEMBER_FUNC(is_regular_file))

请注意，我尚未测试该宏，并且可能存在我未考虑的边缘情况。将其作为此类宏外观的指南。删除子句requires（使其不适合 SFINAE）或删除行noexcept（使其不转发noexcept）或替换decltype(X)(X)为 just X（使其不完美转发）的简化版本也适用于大多数典型情况。

转发noexcept预计 lambda 返回值不会有任何复制/移动构造函数调用，因此仅对于 C++17 或更高版本是正确的，并且requires需要用 SFINAE 替换该子句或在 C++20 之前删除该子句。