如何通过C ++ 11 lambda中的move（也称为右值引用）进行捕获？
我想写这样的东西：
std::unique_ptr<int> myPointer(new int);
std::function<void(void)> example = [std::move(myPointer)]{
*myPointer = 4;
};
答案 0 :(得分：124)
在C ++ 14中，我们将拥有所谓的generalized lambda capture。这可以实现移动捕获。以下是C ++ 14中的合法代码：
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 ); } );
但是在某种意义上说，捕捉变量可以用这样的东西初始化，这是更普遍的：
auto lambda = [value = 0] mutable { return ++value; };
在C ++ 11中，这还不可能，但有一些涉及助手类型的技巧。幸运的是，Clang 3.4编译器已经实现了这个非常棒的功能。如果保留recent release pace，编译器将于2013年12月或2014年1月发布。
更新：Clang 3.4 compiler于2014年1月6日发布了上述功能。
这是辅助函数make_rref的实现，它有助于人工移动捕获
#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) };
}
这是在我的gcc 4.7.3上成功运行的该功能的测试用例。
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() );
}
这里的缺点是lambda是可复制的，并且在复制时rref_impl的复制构造函数中的断言失败会导致运行时错误。以下可能是更好，甚至更通用的解决方案，因为编译器将捕获错误。
以下是关于如何实现广义lambda捕获的另一个想法。函数capture()（其实现进一步发现）的使用如下：
#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() );
}
此处lambda是一个仿函数对象（几乎是一个真正的lambda），在传递给std::move(p)时已捕获capture()。 capture的第二个参数是一个lambda，它将捕获的变量作为参数。当lambda用作函数对象时，传递给它的所有参数将在捕获的变量之后作为参数转发到内部lambda。 （在我们的例子中，没有其他参数可以转发）。基本上，与之前的解决方案相同。以下是capture的实施方式：
#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) );
}
第二种解决方案也更清晰，因为如果捕获的类型不可复制，它会禁用复制lambda。在第一个只能在运行时使用assert()检查的解决方案。
答案 1 :(得分：68)
您还可以使用std::bind来捕获unique_ptr：
std::function<void()> f = std::bind(
[] (std::unique_ptr<int>& p) { *p=4; },
std::move(myPointer)
);
答案 2 :(得分：19)
您可以使用std::bind完成您想要的大部分内容，例如：
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));
这里的技巧是，不是捕获捕获列表中的仅移动对象，而是将其作为参数，然后通过std::bind使用部分应用程序使其消失。请注意，lambda将引用，因为它实际上存储在绑定对象中。我还添加了写入的代码到实际的可移动对象，因为这是你可能想要做的事情。
在C ++ 14中，您可以使用广义lambda捕获来实现相同的目的，使用以下代码：
std::unique_ptr<int> myPointer(new int{42});
auto lambda = [myPointerCapture = std::move(myPointer)]() mutable {
*myPointerCapture = 56;
myPointerCapture.reset(new int{237});
};
但是这段代码并没有通过std::bind向你购买C ++ 11中没有的东西。 （在某些情况下，广义lambda捕获更强大，但在这种情况下不是。）
现在只有一个问题;您希望将此函数放在std::function中，但该类要求函数为CopyConstructible，但不是，它只是MoveConstructible，因为它存储了std::unique_ptr这不是CopyConstructible。
您可以使用包装器类和另一个间接层来解决此问题，但也许您根本不需要std::function。根据您的需要，您可以使用std::packaged_task;它与std::function做同样的工作，但它不要求函数可复制，只能移动（类似地，std::packaged_task只能移动）。缺点是因为它打算与std :: future一起使用，你只能调用一次。
这是一个显示所有这些概念的简短程序。
#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
}
我已经使用了上面的程序on Coliru，因此您可以运行并使用代码。
这是一些典型的输出......
- &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
您可以看到堆位置被重用，表明std::unique_ptr正常工作。当我们将它存储在我们提供给std::function的包装器中时，您还会看到函数本身移动。
如果我们切换到使用std::packaged_task，则最后一部分变为
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
所以我们看到函数已被移动，但不是被移动到堆上，而是在堆栈中的std::packaged_task内。
希望这有帮助！
答案 3 :(得分：1)
我正在看这些答案，但我发现绑定难以阅读和理解。所以我所做的就是创建一个移动副本的类。通过这种方式，它明确了它正在做什么。
#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's 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";
}
move_with_copy_ctor类及其辅助函数make_movable()将适用于任何可移动但不可复制的对象。要访问包装对象，请使用operator()()。
预期产出：
value: 1 object still not deleted value: 1 Destroying 000000DFDD172280 object was deleted
嗯，指针地址可能会有所不同。 ;）
答案 4 :(得分：1)
这似乎在gcc4.8上有效
#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;
}
答案 5 :(得分：0)
迟到了，但是有些人（包括我）仍然坚持使用c ++ 11：
说实话，我并不喜欢任何已发布的解决方案。我确定它们可以正常工作，但它们需要大量额外的内容和/或隐含的std::bind语法......我并不认为这样做是值得的。升级到c ++＆gt; = 14时，无论如何都会重构一个临时解决方案。所以我认为最好的解决方案是避免完全移动捕获c ++ 11。
通常最简单和最佳可读的解决方案是使用std::shared_ptr，它们是可复制的，因此移动是完全可以避免的。缺点是，效率稍低，但在许多情况下效率并不那么重要。
// 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.
如果非常罕见的情况发生，指针move确实是强制性的（例如，由于冗长的删除持续时间，您希望在单独的线程中显式删除指针，或者性能绝对至关重要），这几乎是我仍然在c ++ 11中使用原始指针的唯一情况。这些当然也是可复制的。
通常我会用//FIXME:标记这些罕见的情况，以确保在升级到c ++ 14后重构它。
// 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's value is not accessible anymore after capturing
myRawPointer = nullptr;
是的，原始指针在这些日子里非常不受欢迎（并且没有理由），但我真的认为在这些罕见的（和临时的！）情况下它们是最好的解决方案。