为什么 unique_ptr 为空？

Question

在下面的代码片段中，foo 中的断言总是会触发。

谁能解释为什么 y 是 nullptr？这看起来像是一个终身问题，即 y 在调用 put 和 get 之间被破坏，但我真的不明白为什么。

我错过了什么？

TIA

class Y
{
public:
    Y(const std::string& name) : m_name(name)
    {
    }

    const std::string& getName() const
    {
        return m_name;
    }

private:
    Y(const Y&);

    const std::string m_name;
};

void foo(std::unique_ptr<Y> y)
{
    if (y == nullptr)
    {
        // ALWAYS FIRES
        assert(false && "nullptr\n");
    }

    std::string name = y->getName();
    std::cout << "name: " << name << "\n";
}

class X
{
public:
    X() {}

    void put(std::unique_ptr<Y> y)
    {
        m_queue.push([&] { foo(std::move(y)); });
    }

    void get()
    {
        std::function<void()> func = m_queue.front();
        func();
    }

private:
    std::queue<std::function<void()>> m_queue;
};


int main()
{
    std::unique_ptr<Y> y(new Y("fred"));
    X x;
    x.put(std::move(y));
    x.get();
    return 0;
}

Answer 1

void put(std::unique_ptr<Y> y)
{
    m_queue.push([&] { foo(std::move(y)); });
}

在此函数中，y 是一个局部变量，当它超出范围时会被销毁。局部变量被 lambda 捕获（通过引用），在执行时不存在——它指向 nothing/null/garbage/whatever，因为 y已经被摧毁了。

Answer 2

因为y被摧毁：

void put(std::unique_ptr<Y> y)
{

    m_queue.push([&] {  // <== capturing y by-reference
        foo(std::move(y)); 
    });

    // <== y gets destroyed here
}

在put()结束时，y已经清理完毕。

您希望仿函数获得 y 的所有权，理想情况下看起来像这样：

[p = std::move(y)] {
    foo(std::move(p));
}

上面的lambda有一个unique_ptr<Y>类型的成员变量，所以它的拷贝构造函数被隐式删除了。但是[func.wrap.func.con]规定：

template<class F> function(F f);
template <class F, class A> function(allocator_arg_t, const A& a, F f);

Requires: F shall be CopyConstructible.

所以这也不会编译。这让你有点卡住了。

Answer 3

void put(std::unique_ptr<Y> y)
{
    m_queue.push([&] { foo(std::move(y)); });
}

在这里，您推送一个包含对局部变量 y 的引用的 lambda。在你离开 put 的那一刻，局部变量被销毁，并且 lambda 包含一个悬空引用。任何进一步的行为都是未定义的。

您需要通过将局部变量移动到 lambda 中来捕获局部变量，但这是非常先进的，而且还不够，因为 std::function 不能保存仅移动的函数对象。解决这个问题的最简单方法是从 unique_ptr 切换到 shared_ptr 并在 lambda 中按值捕获。

Answer 4

您的问题有两个方面。首先，您在生命周期（及其副本的生命周期）超过当前本地范围的 lambda 中通过引用进行捕获。不要那样做。仅当您的 lambda（和所有副本）不会被复制到本地作用域的生命周期之外时才使用 [&]。

天真的答案是然后做一个[=]或[y]，但你不能复制一个唯一的指针。

在 C++14 中，您可以执行 [y=std::move(y)] 将 y 移动到 lambda 捕获中。但是，无法复制已捕获 unique_ptr 按值的 lambda。并且std::function只能存储可调用、可销毁和可复制的对象。

解决此问题的方法是等待仅移动 function（我认为它即将到来——我至少看到了一个非正式的提议），或者推出你自己的。

template<class Sig>
struct unique_function;
namespace details {
  template<class Sig>
  struct i_uf_impl;
  template<class R, class...Args>
  struct i_uf_impl<R(Args...)> {
    virtual ~i_uf_impl() {}
    virtual R invoke(Args&&...) = 0;
  };
  template<class Sig, class F>
  struct uf_impl;
  template<class R, class...Args>
  struct uf_impl<R(Args...):i_uf_impl<R(Args...)>{
    F f;
    virtual R invoke(Args&&...args) override final {
      return f(std::forward<Args>(args)...);
    }
  };
  template<class...Args>
  struct uf_impl<void(Args...):i_uf_impl<void(Args...)>{
    F f;
    virtual void invoke(Args&&...args) override final {
      f(std::forward<Args>(args)...);
    }
  };
}
template<class R, class...Args>
struct unique_function<R(Args...)> {
  std::unique_ptr<details::i_uf_impl<R(Args...)>> pimpl;
  unique_function(unique_function&&)=default;
  unique_function& operator=(unique_function&&)=default;
  unique_function()=default;
  template<class F, class=std::enable_if_t<
    !std::is_same<std::decay_t<F>, unique_function>
    && ( std::is_convertible<std::result_of_t< F(Args...) >, R >{}
      || std::is_same< R, void >{} )
  >>
  unique_function(F&& f):pimpl(
    new details::uf_impl<R(Args...), std::decay_t<F>>{std::forward<F>(f)}
  ) {}
  // override deduction helper:
  unique_function(R(*pfun)(Args...)):pimpl(
    pfun?
      new details::uf_impl<R(Args...), R(*)(Args...)>{pfun}
    : nullptr
  ) {}
  // null case
  unique_function(nullptr_t):unique_function(){}
  explicit bool operator() const { return static_cast<bool>(pimpl); }
  R operator()(Args...args)const{
    return pimpl->invoke( std::forward<Args>(args)... );
  }
};

这可能有效也可能无效，但应该给了你要点。

为什么 unique_ptr 为空？

Why is unique_ptr null?

c++

object-lifetime

unique-ptr

move-semantics

c++11