Mover captura no lambda

Como capturar por movimentação (também conhecida como referência de rvalue) em um lambda C ++ 11?

Eu estou tentando escrever algo como isto:

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

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

Captura lambda generalizada em C ++ 14

No C ++ 14, teremos a chamada captura lambda generalizada . Isso permite a captura de movimento. O código a seguir será legal no 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 ); } ); 

Mas é muito mais geral no sentido de que variáveis ​​capturadas podem ser inicializadas com algo assim:

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

No C ++ 11 isso ainda não é possível, mas com alguns truques que envolvem tipos auxiliares. Felizmente, o compilador Clang 3.4 já implementa esse recurso incrível. O compilador será lançado em dezembro de 2013 ou janeiro de 2014, se o ritmo de lançamento recente for mantido.

ATUALIZAÇÃO: O compilador Clang 3.4 foi lançado em 6 de janeiro de 2014 com o recurso mencionado.

Uma solução alternativa para captura de movimentação

Aqui está uma implementação de uma função auxiliar make_rrefque ajuda na captura artificial de movimentos

#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) };
}

E aqui está um caso de teste para essa função que foi executada com êxito no meu 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() );
}

A desvantagem aqui é que lambdaé copiável e, quando copiada, a asserção no construtor de cópia de rref_implfalhas que leva a um erro de tempo de execução. A seguir pode ser uma solução melhor e ainda mais genérica porque o compilador detectará o erro.

Emulando captura lambda generalizada em C ++ 11

Aqui está mais uma idéia sobre como implementar a captura lambda generalizada. O uso da função capture()(cuja implementação é encontrada mais abaixo) é o seguinte:

#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() );
}

Aqui lambdaestá um objeto functor (quase um lambda real) que capturou à std::move(p)medida que é passado para capture(). O segundo argumento de captureé um lambda que aceita a variável capturada como argumento. Quando lambdaé usado como objeto de função, todos os argumentos passados ​​a ele serão encaminhados para o lambda interno como argumentos após a variável capturada. (No nosso caso, não há mais argumentos a serem encaminhados). Essencialmente, o mesmo que na solução anterior acontece. Veja como captureé implementado:

#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) );
}

Essa segunda solução também é mais limpa, porque desativa a cópia do lambda, se o tipo capturado não for copiável. Na primeira solução que só pode ser verificada em tempo de execução com um assert().

Você também pode usar std::bindpara capturar o unique_ptr:

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

Você pode obter a maior parte do que deseja usar std::bind, assim:

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));

O truque aqui é que, em vez de capturar seu objeto somente para movimentação na lista de capturas, fazemos disso um argumento e usamos o aplicativo parcial via std::bindpara fazê-lo desaparecer. Observe que o lambda toma isso por referência , porque na verdade é armazenado no objeto de ligação. Eu também adicionei código que escreve no objeto móvel real, porque é algo que você pode querer fazer.

No C ++ 14, você pode usar a captura lambda generalizada para obter os mesmos fins, com este código:

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

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

Mas esse código não compra nada do que você não tinha no C ++ 11 via std::bind . (Existem algumas situações em que a captura lambda generalizada é mais poderosa, mas não neste caso.)

Agora, há apenas um problema; você queria colocar essa função em std::function, mas essa classe exige que a função seja CopyConstructible , mas não é, é apenas MoveConstructible porque está armazenando um std::unique_ptrque não é CopyConstructible .

Você deve contornar o problema com a classe wrapper e outro nível de indireção, mas talvez você não precise std::function. Dependendo das suas necessidades, você poderá usar std::packaged_task; faria o mesmo trabalho que std::function, mas não exige que a função seja copiável, apenas móvel (da mesma forma, std::packaged_taské apenas móvel). A desvantagem é que, como se destina a ser usado em conjunto com std :: future, você pode chamá-lo apenas uma vez.

Aqui está um pequeno programa que mostra todos esses conceitos.

#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
}

Eu coloquei um programa acima no Coliru , para que você possa executar e brincar com o código.

Aqui estão algumas saídas típicas ...

- &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

Você pode ver os locais de pilha sendo reutilizados, mostrando que o std::unique_ptrestá funcionando corretamente. Você também vê a própria função se mover quando a guardamos em um invólucro no qual alimentamos std::function.

Se passarmos a usar std::packaged_task, a última parte se tornará

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

então vemos que a função foi movida, mas, em vez de ser movida para o heap, ela está dentro do std::packaged_taskque está na pilha.

Espero que isto ajude!

Tarde, mas como algumas pessoas (inclusive eu) ainda estão presas no c ++ 11:

Para ser sincero, não gosto de nenhuma das soluções postadas. Tenho certeza de que eles funcionarão, mas exigem muitas coisas adicionais e / ou std::bindsintaxe criptográfica ... e não acho que valha a pena o esforço para uma solução temporária que será refatorada de qualquer maneira ao atualizar para c ++> = 14. Portanto, acho que a melhor solução é evitar a captura de movimentos para o c ++ 11 completamente.

Normalmente, a solução mais simples e melhor legível é usar std::shared_ptr, que são copiáveis ​​e, portanto, a mudança é completamente evitável. A desvantagem é que é um pouco menos eficiente, mas em muitos casos a eficiência não é tão importante.

// 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.

.

Se ocorrer um caso muito raro, é realmente obrigatório move o ponteiro (por exemplo, você deseja excluir explicitamente um ponteiro em um thread separado devido à longa duração da exclusão ou o desempenho é absolutamente crucial), esse é o único caso em que ainda uso ponteiros brutos em c ++ 11. Estes também são, obviamente, copiáveis.

Normalmente, marquei esses casos raros com a //FIXME:para garantir que ele seja refatorado após a atualização para o 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;

Sim, os ponteiros brutos estão bastante desaprovados nos dias de hoje (e não sem razão), mas eu realmente acho que nesses casos raros (e temporários!) Eles são a melhor solução.

Eu estava olhando para essas respostas, mas achei difícil de ler e entender. Então, o que eu fiz foi criar uma classe que seguiu em frente. Dessa forma, é explícito o que está fazendo.

#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";
}

A move_with_copy_ctorclasse e sua função auxiliar funcionarão make_movable()com qualquer objeto móvel, mas não copiável. Para obter acesso ao objeto agrupado, use o operator()().

Saída esperada:

valor: 1
objeto ainda não foi excluído
valor: 1
Destruindo 000000DFDD172280
objeto foi excluído

Bem, o endereço do ponteiro pode variar. ;)

Demo

Isso parece funcionar no 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;
}