在Lambda中移动捕获

如何在C ++ 11 lambda中通过移动（也称为右值引用）捕获？

我正在尝试写这样的东西：

std::unique_ptr<int> myPointer(new int);

std::function<void(void)> example = [std::move(myPointer)]{
   *myPointer = 4;
};

C ++ 14中的广义Lambda捕获

在C ++ 14中，我们将拥有所谓的广义lambda捕获。这样可以进行移动捕获。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 ); } ); 

但是从某种意义上说，捕获的变量可以用以下任何一种来初始化，这是更普遍的：

auto lambda = [value = 0] mutable { return ++value; };

在C ++ 11中，这还不可能，但是有些技巧涉及助​​手类型。幸运的是，Clang 3.4编译器已经实现了这一出色的功能。如果保持最新的发布速度，则该编译器将在2013年12月或2014年1月发布。

更新：该锵3.4编译器发布于2014年1月6日与所述特征。

移动捕获的解决方法

这是一个辅助功能的实现，该功能make_rref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() );
}

此处的缺点是可lambda复制的，并且在复制构造函数中的断言复制rref_impl失败时会导致运行时错误。以下内容可能是更好，更通用的解决方案，因为编译器将捕获该错误。

在C ++ 11中模拟广义Lambda捕获

这是关于如何实现广义lambda捕获的另一个想法。该函数的使用capture()（其实现在下一级）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() );
}

这lambda是一个函子对象（几乎是一个实际的lambda），在std::move(p)传递给时已捕获capture()。的第二个参数capture是一个lambda，它将捕获的变量作为参数。当lambda用作函数对象时，所有传递给它的参数将作为捕获变量之后的参数转发给内部lambda。（在我们的案例中，没有进一步的论据要转发）。本质上，与以前的解决方案相同。下面是如何capture实现的：

#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干净，因为如果捕获的类型不可复制，它将禁用复制lambda。在第一个解决方案中，只能在运行时使用进行检查assert()。

您还可以std::bind用来捕获unique_ptr：

std::function<void()> f = std::bind(
                              [] (std::unique_ptr<int>& p) { *p=4; },
                              std::move(myPointer)
                          );

您可以使用来实现大部分所需的功能std::bind，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，不是将您的仅移动对象捕获到捕获列表中，而是将其作为一个参数，然后使用部分应用程序via std::bind使其消失。请注意，lambda 通过引用获取它，因为它实际上存储在bind对象中。我还添加了写的代码实际可移动对象的，因为这可能是您想做的。

在C ++ 14中，可以通过以下代码使用广义lambda捕获来达到相同的目的：

std::unique_ptr<int> myPointer(new int{42});

auto lambda = [myPointerCapture = std::move(myPointer)]() mutable {
    *myPointerCapture = 56;
    myPointerCapture.reset(new int{237});
};

但是此代码不会通过买您在C ++ 11中没有的东西std::bind。（在某些情况下，广义lambda捕获更强大，但在这种情况下没有。）

现在只有一个问题。您想将此函数放在中std::function，但该类要求该函数为 CopyConstructible，但并非如此，它只是MoveConstructible，因为它存储的std::unique_ptr不是CopyConstructible。

您可以使用包装器类和另一个间接级别来解决此问题，但也许根本不需要std::function。根据您的需求，您也许可以使用std::packaged_task ; 它会执行与相同的工作std::function，但是它不需要功能是可复制的，只能是可移动的（类似地，std::packaged_task只能是可移动的）。缺点是，由于它打算与std :: future结合使用，因此只能调用一次。

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
}

我已经在Coliru上放置了上面的程序，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

您会看到堆位置被重用，这表明 std::unique_ptr工作正常。当我们将函数存放在我们要包装的包装器中时，您还会看到函数本身在四处移动std::function。

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经被移动了，但是没有移到堆上，而是std::packaged_task在堆栈的内部。

希望这可以帮助！

迟了，但是由于某些人（包括我）仍然停留在c ++ 11上：

老实说，我真的不喜欢任何发布的解决方案。我确定它们会起作用，但是它们需要很多其他的东西和/或神秘的std::bind语法...而且我不认为为这种临时解决方案付出任何努力是值得的，因为在升级到c ++时无论如何都会重构它=14。所以我认为最好的解决方案是避免完全捕获c ++ 11的动作。

通常，最简单，可读性最好的解决方案是使用std::shared_ptr，它们是可复制的，因此完全可以避免此举。缺点是效率较低，但在许多情况下效率并不是那么重要。

// 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.

。

如果发生这种情况非常罕见，那么 move是指针所的（例如，由于删除时间过长，或者由于性能至关重要，您想在一个单独的线程中明确删除指针），这几乎是我仍然使用的唯一情况c ++ 11中的原始指针。这些当然也可以复制。

通常，我在这些罕见情况下用标记，//FIXME:以确保一旦升级到c ++ 14即可对其进行重构。

// 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](){
   std::unique_ptr<int> capturedPointer(myRawPointer);
   *capturedPointer = 4;
};

// ensure that the pointer's value is not accessible anymore after capturing
myRawPointer = nullptr;

是的，这些天原始指针已经很皱眉了（并非没有原因），但是我真的认为在这些罕见的（临时的）情况下，它们是最好的解决方案。

我在看这些答案，但发现绑定很难阅读和理解。所以我要做的是制作一个可以复制的类。这样，它在做什么方面就很明显了。

#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";
}

本move_with_copy_ctor类和它的辅助函数make_movable()将与任何移动，但不可拷贝对象工作。要访问包装的对象，请使用operator()()。

预期产量：

价值：1
对象仍未删除
价值：1
销毁000000DFDD172280
对象已删除

好吧，指针地址可能会有所不同。;）

Demo

这似乎适用于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;
}