Переместить захват в лямбду

Как мне перехватить по ходу (также известный как rvalue reference) в лямбда-выражении C ++ 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;
};

Обобщенный лямбда-захват в C ++ 14

В C ++ 14 у нас будет так называемый обобщенный лямбда-захват . Это позволяет захватить движение. Следующее будет юридическим кодом в C ++ 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 это гораздо более общий смысл в том смысле, что захваченные переменные могут быть инициализированы с помощью чего-либо подобного:

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

В C ++ 11 это пока невозможно, но с некоторыми приемами, которые включают вспомогательные типы. К счастью, компилятор Clang 3.4 уже реализует эту замечательную функцию. Компилятор будет выпущен в декабре 2013 года или январе 2014 года, если будет сохранен темп последних выпусков .

UPDATE: Clang 3.4 компилятор был выпущен 6 января 2014 года с указанной функцией.

Обходной путь для захвата хода

Вот реализация вспомогательной функции, make_rrefкоторая помогает с искусственным захватом движения

#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 той функции, которая успешно работала 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 lambdaкопируемое и при копировании утверждение в конструкторе копирования rref_implне может привести к ошибке во время выполнения. Следующее может быть лучшим и даже более общим решением, потому что компилятор поймает ошибку.

Эмуляция обобщенного лямбда-захвата в C ++ 11

Вот еще одна идея, 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() );
}

Вот lambdaобъект функтора (почти настоящая лямбда), который захватывается std::move(p)при его передаче capture(). Второй аргумент capture- это лямбда, которая принимает захваченную переменную в качестве аргумента. Когда lambdaиспользуется в качестве объекта функции, все передаваемые ему аргументы будут пересылаться во внутреннюю лямбду в качестве аргументов после захваченной переменной. (В нашем случае нет дальнейших аргументов для пересылки). По сути, происходит то же, что и в предыдущем решении. Вот как captureэто 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 является более чистым, потому что оно запрещает копирование лямбды, если захваченный тип не подлежит копированию. В первом решении это можно проверить только во время выполнения с помощью assert().

Вы также можете использовать std::bindдля захвата unique_ptr:

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

Вы можете достичь большей части того, что вы хотите использовать std::bind, как это:

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));

Хитрость в том, что вместо того, чтобы захватывать ваш объект только для перемещения в списке захватов, мы делаем его аргументом, а затем используем частичное применение через, std::bindчтобы сделать его исчезающим. Обратите внимание, что лямбда использует его по ссылке , потому что он на самом деле хранится в объекте bind. Я также добавил код, который записывает в реально перемещаемый объект, потому что это то, что вы, возможно, захотите сделать.

В C ++ 14 вы можете использовать обобщенный лямбда-захват 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, чего у вас не было в C ++ 11 через std::bind. (В некоторых случаях обобщенный лямбда-захват более мощный, но не в этом случае.)

Теперь есть только одна проблема; Вы хотели поместить эту функцию в std::function, но этот класс требует, чтобы функция была CopyConstructible , но это не так, это только MoveConstructible, потому что она хранит объект, std::unique_ptrкоторый не является CopyConstructible. .

Вам нужно обойти проблему с классом-оберткой и другим уровнем косвенности, но, возможно, вам это вообще не нужно std::function. В зависимости от ваших потребностей, вы можете использовать std::packaged_task; он будет выполнять ту же работу, что и std::function, но он не требует, чтобы функция была копируемой, только подвижной (аналогично, std::packaged_taskтолько подвижной). Недостатком является то, что, поскольку он предназначен для использования вместе с std :: future, вы можете вызвать его только один раз.

Вот короткая программа, которая показывает 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 вышеупомянутую программу на 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 увидите, что места кучи используются повторно, показывая, что они std::unique_ptrработают правильно. Вы также видите, как сама функция перемещается, когда мы храним ее в оболочке, которой мы передаем std::function.

Если мы переключимся на использование std::packaged_task, то последняя часть становится

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

Итак, мы видим, что функция была перемещена, но вместо того, чтобы перемещаться в кучу, она находится внутри std::packaged_taskстека.

Надеюсь это поможет!

Поздно, но как некоторые люди (включая меня) все еще застряли на C ++ 11:

Если честно, мне не очень нравится ни одно из опубликованных решений. Я уверен, что они будут работать, но они требуют много дополнительных вещей и / или зашифрованного std::bindсинтаксиса ... и я не думаю, что это стоит усилий для такого временного решения, которое в любом случае будет изменено при обновлении до c ++> = 14. Поэтому я думаю, что лучшее решение - полностью избежать захвата хода для c ++ 11.

Обычно самое простое и удобочитаемое решение - это использование std::shared_ptr, которое можно копировать, и поэтому этот шаг можно избежать. 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 происходит очень редкий случай, то это действительно обязательно move указателя (например, вы хотите явно удалить указатель в отдельном потоке из-за длительности удаления или производительности крайне важно), это практически единственный случай, когда я все еще использую сырые указатели в с ++ 11. Это, конечно, также копируемые.

Обычно я отмечаю эти редкие случаи, //FIXME:чтобы убедиться, что они обновлены 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](){
   std::unique_ptr<int> capturedPointer(myRawPointer);
   *capturedPointer = 4;
};

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

Да, необработанные указатели в наши дни довольно недовольны (и не без причины), но я действительно думаю, что в этих редких (и временных!) Случаях они являются лучшим решением.

Я смотрел на эти ответы, но мне было трудно читать и понимать. Итак, я сделал класс, который вместо этого перешел на копию. Таким образом, это ясно 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'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_ctorКласс , и это вспомогательная функция make_movable()будет работать с любым подвижным , но не Copyable объекта. Чтобы получить доступ к обернутому объекту, используйте operator()().

Ожидаемый результат:

значение: 1
объект еще не удален
значение: 1
Уничтожение 000000DFDD172280
объект был удален

Ну, адрес указателя может отличаться. ;)

Demo

Кажется, это работает 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;
}