initializer_list和移动语义

Question

我是否允许将元素移出std::initializer_list<T>？

#include <initializer_list>
#include <utility>

template<typename T>
void foo(std::initializer_list<T> list)
{
    for (auto it = list.begin(); it != list.end(); ++it)
    {
        bar(std::move(*it));   // kosher?
    }
}

由于std::intializer_list<T>需要特殊的编译器注意，并且没有像C ++标准库的普通容器那样的值语义，所以我宁愿安全而不是抱歉并且问。

Answer 1

不，这不会按预期工作;你仍然会得到副本。我对此感到非常惊讶，因为我认为initializer_list存在一系列临时工，直到他们move为止。

begin的{​​{1}}和end返回initializer_list，因此代码中const T *的结果为move - 不可变的右值参考。这样的表达无法有意义地被移除。它将绑定到类型T const &&的函数参数，因为rvalues会绑定到const lvalue引用，您仍然会看到复制语义。

原因可能是编译器可以选择使T const &成为静态初始化常量，但似乎使其类型initializer_list或initializer_list更清晰由编译器自行决定，因此用户不知道是否期望来自const initializer_list和const的{​​{1}}或可变结果。但这只是我的直觉，可能是我错了。

更新：我为begin仅移动类型的支持撰写了an ISO proposal。它只是初稿，并没有在任何地方实现，但你可以看到它来更多地分析问题。

Answer 2

bar(std::move(*it));   // kosher?

不是你想要的方式。您无法移动const对象。并且std::initializer_list仅提供对其元素的const访问权限。因此it的类型为const T *。

您尝试拨打std::move(*it)只会产生一个l值。 IE：副本。

std::initializer_list引用静态内存。这就是班级的用途。你无法从静态内存移动，因为移动意味着改变它。你只能从中复制。

Answer 3

这不符合规定，因为list.begin()的类型为const T *，并且您无法从常量对象移动。语言设计者可能这样做是为了允许初始化列表包含例如字符串常量，从中移动它是不合适的。

但是，如果您处于这样一种情况，即您知道初始化列表包含右值表达式（或者您希望强制用户编写这些表达式），那么有一个技巧可以使其工作（我受到了答案的启发由Sumant为此，但解决方案比那个更简单）。您需要存储在初始化列表中的元素不是T值，而是封装T&&的值。然后，即使这些值本身是const限定的，它们仍然可以检索可修改的右值。

template<typename T>
  class rref_capture
{
  T* ptr;
public:
  rref_capture(T&& x) : ptr(&x) {}
  operator T&& () const { return std::move(*ptr); } // restitute rvalue ref
};

现在声明initializer_list<T>参数，而不是声明initializer_list<rref_capture<T> >参数。这是一个具体的例子，涉及std::unique_ptr<int>智能指针的向量，只定义了移动语义（因此这些对象本身永远不能存储在初始化列表中）;然而下面的初始化列表编译没有问题。

#include <memory>
#include <initializer_list>
class uptr_vec
{
  typedef std::unique_ptr<int> uptr; // move only type
  std::vector<uptr> data;
public:
  uptr_vec(uptr_vec&& v) : data(std::move(v.data)) {}
  uptr_vec(std::initializer_list<rref_capture<uptr> > l)
    : data(l.begin(),l.end())
  {}
  uptr_vec& operator=(const uptr_vec&) = delete;
  int operator[] (size_t index) const { return *data[index]; }
};

int main()
{
  std::unique_ptr<int> a(new int(3)), b(new int(1)),c(new int(4));
  uptr_vec v { std::move(a), std::move(b), std::move(c) };
  std::cout << v[0] << "," << v[1] << "," << v[2] << std::endl;
}

一个问题确实需要一个答案：如果初始化列表的元素应该是真正的prvalues（在示例中它们是xvalues），语言是否确保相应临时值的生命周期延伸到使用它们的点？坦率地说，我认为标准的相关部分8.5根本没有解决这个问题。但是，阅读1.9：10，似乎相关的完整表达式在所有情况下都包含初始化列表的使用，所以我认为没有悬挂右值引用的危险。

Answer 4

我认为为解决方法提供合理的起点可能是有益的。

评论内联。

#include <memory>
#include <vector>
#include <array>
#include <type_traits>
#include <algorithm>
#include <iterator>

template<class Array> struct maker;

// a maker which makes a std::vector
template<class T, class A>
struct maker<std::vector<T, A>>
{
  using result_type = std::vector<T, A>;

  template<class...Ts>
  auto operator()(Ts&&...ts) const -> result_type
  {
    result_type result;
    result.reserve(sizeof...(Ts));
    using expand = int[];
    void(expand {
      0,
      (result.push_back(std::forward<Ts>(ts)),0)...
    });

    return result;
  }
};

// a maker which makes std::array
template<class T, std::size_t N>
struct maker<std::array<T, N>>
{
  using result_type = std::array<T, N>;

  template<class...Ts>
  auto operator()(Ts&&...ts) const
  {
    return result_type { std::forward<Ts>(ts)... };
  }

};

//
// delegation function which selects the correct maker
//
template<class Array, class...Ts>
auto make(Ts&&...ts)
{
  auto m = maker<Array>();
  return m(std::forward<Ts>(ts)...);
}

// vectors and arrays of non-copyable types
using vt = std::vector<std::unique_ptr<int>>;
using at = std::array<std::unique_ptr<int>,2>;


int main(){
    // build an array, using make<> for consistency
    auto a = make<at>(std::make_unique<int>(10), std::make_unique<int>(20));

    // build a vector, using make<> because an initializer_list requires a copyable type  
    auto v = make<vt>(std::make_unique<int>(10), std::make_unique<int>(20));
}

Answer 5

目前的标准似乎不允许already answered。通过将函数定义为可变参数而不是获取初始化列表，这是另一种实现类似功能的解决方法。

#include <vector>
#include <utility>

// begin helper functions

template <typename T>
void add_to_vector(std::vector<T>* vec) {}

template <typename T, typename... Args>
void add_to_vector(std::vector<T>* vec, T&& car, Args&&... cdr) {
  vec->push_back(std::forward<T>(car));
  add_to_vector(vec, std::forward<Args>(cdr)...);
}

template <typename T, typename... Args>
std::vector<T> make_vector(Args&&... args) {
  std::vector<T> result;
  add_to_vector(&result, std::forward<Args>(args)...);
  return result;
}

// end helper functions

struct S {
  S(int) {}
  S(S&&) {}
};

void bar(S&& s) {}

template <typename T, typename... Args>
void foo(Args&&... args) {
  std::vector<T> args_vec = make_vector<T>(std::forward<Args>(args)...);
  for (auto& arg : args_vec) {
    bar(std::move(arg));
  }
}

int main() {
  foo<S>(S(1), S(2), S(3));
  return 0;
}

可变参数模板可以适当地处理r值引用，与initializer_list不同。

在这个示例代码中，我使用了一组小辅助函数将可变参数转换为向量，使其类似于原始代码。但是当然你可以直接用可变参数模板编写一个递归函数。

Answer 6

我有一个更简单的实现，它利用包装类来充当标记以标记移动元素的意图。这是编译时的成本。

设计包装器类的方式是使用std::move的方式，只需将std::move替换为move_wrapper，但这需要C ++ 17。对于较早的规格，可以使用其他构建器方法。

您需要编写在initializer_list内接受包装器类的构建器方法/构造器，并相应地移动元素。

如果您需要复制而不是移动某些元素，请在将其传递到initializer_list之前构造一个副本。

该代码应自记录。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <initializer_list>

using namespace std;

template <typename T>
struct move_wrapper {
    T && t;

    move_wrapper(T && t) : t(move(t)) { // since it's just a wrapper for rvalues
    }

    explicit move_wrapper(T & t) : t(move(t)) { // acts as std::move
    }
};

struct Foo {
    int x;

    Foo(int x) : x(x) {
        cout << "Foo(" << x << ")\n";
    }

    Foo(Foo const & other) : x(other.x) {
        cout << "copy Foo(" << x << ")\n";
    }

    Foo(Foo && other) : x(other.x) {
        cout << "move Foo(" << x << ")\n";
    }
};

template <typename T>
struct Vec {
    vector<T> v;

    Vec(initializer_list<T> il) : v(il) {
    }

    Vec(initializer_list<move_wrapper<T>> il) {
        v.reserve(il.size());
        for (move_wrapper<T> const & w : il) {
            v.emplace_back(move(w.t));
        }
    }
};

int main() {
    Foo x{1}; // Foo(1)
    Foo y{2}; // Foo(2)

    Vec<Foo> v{Foo{3}, move_wrapper(x), Foo{y}}; // I want y to be copied
    // Foo(3)
    // copy Foo(2)
    // move Foo(3)
    // move Foo(1)
    // move Foo(2)
}

Answer 7

您可以将参数声明为数组右值引用，而不是使用std::initializer_list<T>：

template <typename T>
void bar(T &&value);

template <typename T, size_t N>
void foo(T (&&list)[N] ) {
   std::for_each(std::make_move_iterator(std::begin(list)),
                 std::make_move_iterator(std::end(list)),
                 &bar);
}

void baz() {
   foo({std::make_unique<int>(0), std::make_unique<int>(1)});
}

请参见使用std::unique_ptr<int>的示例：https://gcc.godbolt.org/z/2uNxv6

Answer 8

考虑cpptruths中描述的in<T>习语。我们的想法是在运行时确定左值/右值，然后调用move或copy-construction。 in<T>将检测rvalue /左值，即使initializer_list提供的标准接口是const引用。