Переместить захват в лямбда
Как мне перехватить по ходу (также известный как rvalue reference) в лямбда-выражении С++ 11?
Я пытаюсь написать что-то вроде этого:
std::unique_ptr<int> myPointer(new int);
std::function<void(void)> example = [std::move(myPointer)]{
(*myPointer) = 4;
};
Ответы
Ответ 1
Обобщенный захват лямбда в С++ 14
В С++ 14 мы получим так называемый обобщенный лямбда-захват. Это позволяет перемещать захват. Следующим будет юридический код в С++ 14:
using namespace std;
// a unique_ptr is move-only
auto u = make_unique<some_type>( some, parameters );
// move the unique_ptr into the lambda
go.run( [ u{move(u)} ] { do_something_with( u ); } );
Но он гораздо более общий в том смысле, что захваченные переменные могут быть инициализированы с помощью чего-либо подобного:
auto lambda = [value = 0] mutable { return ++value; };
В С++ 11 это пока невозможно, но с некоторыми трюками, которые включают вспомогательные типы. К счастью, компилятор Clang 3.4 уже реализует эту замечательную функцию. Компилятор будет выпущен в декабре 2013 года или в январе 2014 года, если будет сохранен недавний темп выпуска.
UPDATE: компилятор Clang 3.4 был выпущен 6 января 2014 года с указанной функцией.
Обходной путь для захвата перемещения
Здесь реализована реализация вспомогательной функции make_rref, которая помогает с искусственным захватом перемещения
#include <cassert>
#include <memory>
#include <utility>
template <typename T>
struct rref_impl
{
rref_impl() = delete;
rref_impl( T && x ) : x{std::move(x)} {}
rref_impl( rref_impl & other )
: x{std::move(other.x)}, isCopied{true}
{
assert( other.isCopied == false );
}
rref_impl( rref_impl && other )
: x{std::move(other.x)}, isCopied{std::move(other.isCopied)}
{
}
rref_impl & operator=( rref_impl other ) = delete;
T && move()
{
return std::move(x);
}
private:
T x;
bool isCopied = false;
};
template<typename T> rref_impl<T> make_rref( T && x )
{
return rref_impl<T>{ std::move(x) };
}
И вот тестовый пример для этой функции, который успешно работал на моем gcc 4.7.3.
int main()
{
std::unique_ptr<int> p{new int(0)};
auto rref = make_rref( std::move(p) );
auto lambda =
[rref]() mutable -> std::unique_ptr<int> { return rref.move(); };
assert( lambda() );
assert( !lambda() );
}
Недостатком здесь является то, что lambda является скопируемым, и при копировании утверждение в конструкторе копирования rref_impl не приводит к ошибке выполнения. Следующее может быть лучшим и даже более общим решением, потому что компилятор поймает ошибку.
Эмуляция обобщенного лямбда-захвата в С++ 11
Вот еще одна идея о том, как реализовать обобщенный лямбда-захват. Использование функции capture() (реализация которой находится ниже) выглядит следующим образом:
#include <cassert>
#include <memory>
int main()
{
std::unique_ptr<int> p{new int(0)};
auto lambda = capture( std::move(p),
[]( std::unique_ptr<int> & p ) { return std::move(p); } );
assert( lambda() );
assert( !lambda() );
}
Здесь lambda - объект-функтор (почти реальный лямбда), который захватил std::move(p), поскольку он передан в capture(). Второй аргумент capture - это lambda, который принимает захваченную переменную в качестве аргумента. Когда lambda используется как объект функции, тогда все переданные ему аргументы будут перенаправлены на внутреннюю лямбду в качестве аргументов после захваченной переменной. (В нашем случае дальнейших аргументов нет). По существу, то же, что и в предыдущем решении. Здесь как capture реализовано:
#include <utility>
template <typename T, typename F>
class capture_impl
{
T x;
F f;
public:
capture_impl( T && x, F && f )
: x{std::forward<T>(x)}, f{std::forward<F>(f)}
{}
template <typename ...Ts> auto operator()( Ts&&...args )
-> decltype(f( x, std::forward<Ts>(args)... ))
{
return f( x, std::forward<Ts>(args)... );
}
template <typename ...Ts> auto operator()( Ts&&...args ) const
-> decltype(f( x, std::forward<Ts>(args)... ))
{
return f( x, std::forward<Ts>(args)... );
}
};
template <typename T, typename F>
capture_impl<T,F> capture( T && x, F && f )
{
return capture_impl<T,F>(
std::forward<T>(x), std::forward<F>(f) );
}
Это второе решение также более чистое, поскольку оно отключает копирование лямбда, если захваченный тип не копируется. В первом решении, которое можно проверить только во время выполнения с помощью assert().
Ответ 2
Вы также можете использовать std::bind для захвата unique_ptr:
std::function<void()> f = std::bind(
[] (std::unique_ptr<int>& p) { *p=4; },
std::move(myPointer)
);
Ответ 3
Вы можете достичь большей части того, что хотите, используя std::bind, например:
std::unique_ptr<int> myPointer(new int{42});
auto lambda = std::bind([](std::unique_ptr<int>& myPointerArg){
*myPointerArg = 4;
myPointerArg.reset(new int{237});
}, std::move(myPointer));
Трюк здесь заключается в том, что вместо захвата вашего объекта только для перемещения в списке захватов мы делаем его аргументом, а затем используем частичное приложение через std::bind, чтобы он исчез. Обратите внимание, что лямбда принимает его по ссылке, потому что фактически хранится в объекте bind. Я также добавил код, который записывает в реальный подвижный объект, потому что это то, что вы, возможно, захотите сделать.
В С++ 14 вы можете использовать обобщенный захват лямбда для достижения тех же целей, с помощью этого кода:
std::unique_ptr<int> myPointer(new int{42});
auto lambda = [myPointerCapture = std::move(myPointer)]() mutable {
*myPointerCapture = 56;
myPointerCapture.reset(new int{237});
};
Но этот код не покупает вам ничего, что у вас не было на С++ 11 через std::bind. (Есть ситуации, когда обобщенный лямбда-захват более мощный, но не в этом случае.)
Теперь есть только одна проблема; вы хотели поместить эту функцию в std::function, но для этого класса требуется, чтобы функция была CopyConstructible, но это не так, это только MoveConstructible, поскольку он хранит std::unique_ptr, который не CopyConstructible.
Вы можете обойти проблему с классом-оболочкой и другим уровнем косвенности, но, возможно, вам вообще не нужен std::function. В зависимости от ваших потребностей вы можете использовать std::packaged_task; он выполнил бы ту же работу, что и std::function, но она не требует, чтобы функция была скопируемой, только подвижная (аналогично, std::packaged_task является только подвижным). Недостатком является то, что, поскольку он предназначен для использования в сочетании с std:: future, его можно вызвать только один раз.
Здесь короткая программа, которая отображает все эти понятия.
#include <functional> // for std::bind
#include <memory> // for std::unique_ptr
#include <utility> // for std::move
#include <future> // for std::packaged_task
#include <iostream> // printing
#include <type_traits> // for std::result_of
#include <cstddef>
void showPtr(const char* name, const std::unique_ptr<size_t>& ptr)
{
std::cout << "- &" << name << " = " << &ptr << ", " << name << ".get() = "
<< ptr.get();
if (ptr)
std::cout << ", *" << name << " = " << *ptr;
std::cout << std::endl;
}
// If you must use std::function, but your function is MoveConstructable
// but not CopyConstructable, you can wrap it in a shared pointer.
template <typename F>
class shared_function : public std::shared_ptr<F> {
public:
using std::shared_ptr<F>::shared_ptr;
template <typename ...Args>
auto operator()(Args&&...args) const
-> typename std::result_of<F(Args...)>::type
{
return (*(this->get()))(std::forward<Args>(args)...);
}
};
template <typename F>
shared_function<F> make_shared_fn(F&& f)
{
return shared_function<F>{
new typename std::remove_reference<F>::type{std::forward<F>(f)}};
}
int main()
{
std::unique_ptr<size_t> myPointer(new size_t{42});
showPtr("myPointer", myPointer);
std::cout << "Creating lambda\n";
#if __cplusplus == 201103L // C++ 11
// Use std::bind
auto lambda = std::bind([](std::unique_ptr<size_t>& myPointerArg){
showPtr("myPointerArg", myPointerArg);
*myPointerArg *= 56; // Reads our movable thing
showPtr("myPointerArg", myPointerArg);
myPointerArg.reset(new size_t{*myPointerArg * 237}); // Writes it
showPtr("myPointerArg", myPointerArg);
}, std::move(myPointer));
#elif __cplusplus > 201103L // C++14
// Use generalized capture
auto lambda = [myPointerCapture = std::move(myPointer)]() mutable {
showPtr("myPointerCapture", myPointerCapture);
*myPointerCapture *= 56;
showPtr("myPointerCapture", myPointerCapture);
myPointerCapture.reset(new size_t{*myPointerCapture * 237});
showPtr("myPointerCapture", myPointerCapture);
};
#else
#error We need C++11
#endif
showPtr("myPointer", myPointer);
std::cout << "#1: lambda()\n";
lambda();
std::cout << "#2: lambda()\n";
lambda();
std::cout << "#3: lambda()\n";
lambda();
#if ONLY_NEED_TO_CALL_ONCE
// In some situations, std::packaged_task is an alternative to
// std::function, e.g., if you only plan to call it once. Otherwise
// you need to write your own wrapper to handle move-only function.
std::cout << "Moving to std::packaged_task\n";
std::packaged_task<void()> f{std::move(lambda)};
std::cout << "#4: f()\n";
f();
#else
// Otherwise, we need to turn our move-only function into one that can
// be copied freely. There is no guarantee that it'll only be copied
// once, so we resort to using a shared pointer.
std::cout << "Moving to std::function\n";
std::function<void()> f{make_shared_fn(std::move(lambda))};
std::cout << "#4: f()\n";
f();
std::cout << "#5: f()\n";
f();
std::cout << "#6: f()\n";
f();
#endif
}
Я поставил вышеуказанную программу в Coliru, чтобы вы могли запускать и играть с кодом.
Вот типичный вывод...
- &myPointer = 0xbfffe5c0, myPointer.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointer = 42
Creating lambda
- &myPointer = 0xbfffe5c0, myPointer.get() = 0x0
#1: lambda()
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointerArg = 42
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointerArg = 2352
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 557424
#2: lambda()
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 557424
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 31215744
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointerArg = 3103164032
#3: lambda()
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointerArg = 3103164032
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfd0, *myPointerArg = 1978493952
- &myPointerArg = 0xbfffe5b4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 751631360
Moving to std::function
#4: f()
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 751631360
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 3436650496
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3d000, *myPointerArg = 2737348608
#5: f()
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3d000, *myPointerArg = 2737348608
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3d000, *myPointerArg = 2967666688
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 3257335808
#6: f()
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 3257335808
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 2022178816
- &myPointerArg = 0x7ae3cfd4, myPointerArg.get() = 0x7ae3d000, *myPointerArg = 2515009536
Вы видите, что места кучи повторно используются, показывая, что std::unique_ptr работает правильно. Вы также видите, что сама функция перемещается, когда мы запихиваем ее в обертку, которую мы подаем на std::function.
Если мы переключимся на использование std::packaged_task, последняя часть станет
Moving to std::packaged_task
#4: f()
- &myPointerArg = 0xbfffe590, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 751631360
- &myPointerArg = 0xbfffe590, myPointerArg.get() = 0x7ae3cfe0, *myPointerArg = 3436650496
- &myPointerArg = 0xbfffe590, myPointerArg.get() = 0x7ae3d000, *myPointerArg = 2737348608
поэтому мы видим, что функция была перемещена, а не перемещена в кучу, внутри std::packaged_task, которая находится в стеке.
Надеюсь, это поможет!
Ответ 4
Я смотрел на эти ответы, но я обнаружил, что трудно читать и понимать. Так что я сделал, это сделать класс, который переместился на копию вместо этого. Таким образом, он явно работает с тем, что он делает.
#include <iostream>
#include <memory>
#include <utility>
#include <type_traits>
#include <functional>
namespace detail
{
enum selection_enabler { enabled };
}
#define ENABLE_IF(...) std::enable_if_t<(__VA_ARGS__), ::detail::selection_enabler> \
= ::detail::enabled
// This allows forwarding an object using the copy constructor
template <typename T>
struct move_with_copy_ctor
{
// forwarding constructor
template <typename T2
// Disable constructor for it own type, since it would
// conflict with the copy constructor.
, ENABLE_IF(
!std::is_same<std::remove_reference_t<T2>, move_with_copy_ctor>::value
)
>
move_with_copy_ctor(T2&& object)
: wrapped_object(std::forward<T2>(object))
{
}
// move object to wrapped_object
move_with_copy_ctor(T&& object)
: wrapped_object(std::move(object))
{
}
// Copy constructor being used as move constructor.
move_with_copy_ctor(move_with_copy_ctor const& object)
{
std::swap(wrapped_object, const_cast<move_with_copy_ctor&>(object).wrapped_object);
}
// access to wrapped object
T& operator()() { return wrapped_object; }
private:
T wrapped_object;
};
template <typename T>
move_with_copy_ctor<T> make_movable(T&& object)
{
return{ std::forward<T>(object) };
}
auto fn1()
{
std::unique_ptr<int, std::function<void(int*)>> x(new int(1)
, [](int * x)
{
std::cout << "Destroying " << x << std::endl;
delete x;
});
return [y = make_movable(std::move(x))]() mutable {
std::cout << "value: " << *y() << std::endl;
return;
};
}
int main()
{
{
auto x = fn1();
x();
std::cout << "object still not deleted\n";
x();
}
std::cout << "object was deleted\n";
}
Класс move_with_copy_ctor и его вспомогательная функция make_movable() будут работать с любым подвижным, но не скопируемым объектом. Чтобы получить доступ к обернутому объекту, используйте operator()().
Ожидаемый результат:
value: 1
object still not deleted
value: 1
Destroying 000000DFDD172280
object was deleted
Ну, адрес указателя может отличаться.;)
Демо
Ответ 5
Это похоже на gcc4.8
#include <memory>
#include <iostream>
struct Foo {};
void bar(std::unique_ptr<Foo> p) {
std::cout << "bar\n";
}
int main() {
std::unique_ptr<Foo> p(new Foo);
auto f = [ptr = std::move(p)]() mutable {
bar(std::move(ptr));
};
f();
return 0;
}
Ответ 6
Поздно, но поскольку некоторые люди (включая меня) все еще застревают на c++ 11:
Честно говоря, мне действительно не нравятся любые опубликованные решения. Я уверен, что они будут работать, но они требуют много дополнительного материала и/или криптовального std::bind синтаксиса... и я не думаю, что это стоит усилий для такого временного решения, которое будет реорганизовано в любом случае, когда обновление до c++> = 14. Поэтому я считаю, что лучшим решением является предотвращение перемещения захвата для c++ 11 полностью.
Обычно самым простым и удобным для чтения решением является использование std::shared_ptr, которые могут быть скопированы и поэтому полностью исключены. Недостатком является то, что он немного менее эффективен, но во многих случаях эффективность не так важна.
// myPointer could be a parameter or something
std::unique_ptr<int> myPointer(new int);
// convert/move the unique ptr into a shared ptr
std::shared_ptr<int> mySharedPointer( std::move(myPointer) );
std::function<void(void)> = [mySharedPointer](){
*mySharedPointer = 4;
};
// at end of scope the original mySharedPointer is destroyed,
// but the copy still lives in the lambda capture.
,
Если возникает очень редкий случай, что действительно необходимо move указатель (например, вы хотите явно удалить указатель в отдельном потоке из-за длительной продолжительности удаления, или производительность абсолютно важна), что в значительной степени единственный случай, когда я все еще используйте необработанные указатели в c++ 11. Разумеется, они также можно копировать.
Обычно я отмечаю эти редкие случаи с помощью //FIXME: чтобы он обновлялся после обновления до c++ 14.
// myPointer could be a parameter or something
std::unique_ptr<int> myPointer(new int);
//FIXME:c++11 upgrade to new move capture on c++>=14
// "move" the pointer into a raw pointer
int* myRawPointer = myPointer.release();
// capture the raw pointer as a copy.
std::function<void(void)> = [myRawPointer](){
*myRawPointer = 4;
// ...
delete myRawPointer;
};
// ensure that the pointer value is not accessible anymore after capturing
myRawPointer = nullptr;
Да, исходные указатели на днях (и не без оснований) очень не одобряются, но я действительно думаю, что в этих редких (и временных!) Случаях они являются лучшим решением.
