std::function operator() 和 std::forward 中发生了什么？

Question

我正在查看 std::function 实现及其调用 operator()

template<typename Ret, typename... ArgTypes>
Ret function< Ret (ArgTypes...)>::operator()(ArgTypes...args) const
{
  // some stuff
  return invoker(functor, std::forward<ArgTypes>(args)...);
}

我特别纳闷，这里为什么要用std::forward？这与完美转发有什么关系吗？因为只有当 operator() 是一个带有可变模板声明 template<typename... Args> 的模板时才能完成完美转发（事实并非如此，声明是 std::function[ 的部分特化=23=]). 这里使用std::forward的用意是什么？我很困惑:-)?

Answer 1

std::forward 只是将右值引用附加到类型，因此考虑到引用折叠规则，它有效地按原样传递引用参数并移动对象参数。

Answer 2

我想你对这里的很多事情感到困惑。

首先，完美转发与可变参数模板无关。您可以创建一个包装器 class，它具有一个接受一个参数并将其转发给包装对象的函数：

template<typename T>
struct Wrapper {
    template<typename Arg>
    decltype(auto) test(Arg&& arg) {
        return t.test(std::forward<Arg>(arg));
    }

    T t;
};

注意这里使用了完美转发，没有任何可变参数模板。如果 t.test 需要一个仅移动类型作为参数，则没有 forward<Arg>(arg).

将无法调用它

这里发生的第二件事是参数后面没有跟&&。将 && 添加到 ArgTypes 将是一个错误，并且会导致某些情况无法编译。考虑这个简单的案例：

std::function<void(int)> f;
int i = 0;
f(i);

那将无法编译。如果将 && 添加到 ArgTypes，每个未引用的参数（例如 int）将成为调用运算符的右值引用（在我们的例子中，int&&） .由于所有参数类型都已在 std::function 参数列表中正确限定，因此您希望在调用运算符中接收的正是这些类型，而不是转换。

如果不使用 && 为什么需要 std::forward？因为即使您不需要推断值类别，您仍然不需要将每个参数都复制到包含的函数中。如果 std::function 的参数之一是 int&，您不想移动它。但是如果其中一个参数是std::unique_ptr<int>，你必须移动它！而这正是 std::forward 的用途。只搬该搬的。

Answer 3

你是对的，这不是典型的 "perfect forwarding" 场景。一个简短的例子可以帮助说明动机。假设一个类型 A 带有检测构造函数和析构函数：

#include "A.h"
#include <functional>
#include <iostream>

int
main()
{
    A a1{1};
    A a2{2};
    std::function<void(A, A&)> f{[](A x, A& y){}};
    f(a1, a2);
}

这将输出：

A(int state): 1
A(int state): 2
A(A const& a): 1
A(A&& a): 1
~A(1)
~A(-1)
~A(2)
~A(1)

解释：

a1和a2是在栈上构造的。然后当传递到 function 调用程序时，首先复制 a1 以绑定到第一个按值参数，然后 std::forward<A> 在 a1 上调用将它从按值参数移动到lambda中。

相比之下，a2不需要复制绑定到function A&参数，然后调用std::forward<A&>(a2)，转发a2作为左值而不是右值，这绑定到 lambda 的 A& 参数。

然后事情就毁了。 ~A(-1) 表示使用此检测 A.

在移动构造自状态中破坏 A

总而言之，即使 ArgTypes 没有像通常的完美转发习语那样推导出来，我们仍然希望按值 ArgTypes 作为右值转发，而按引用 ArgTypes 作为左值。所以 std::forward 恰好做了我们在这里想要的。

std::function operator() 和 std::forward 中发生了什么？

what is going on in std::function operator() and std::forward?

c++

perfect-forwarding

c++11

std-function

c++14