将仅移动结构绑定到函数

Question

我需要将具有已删除复制构造函数的结构绑定到函数。我已经将我想要实现的目标简化为以下最小示例：

struct Bar {
    int i;
    Bar() = default;
    Bar(Bar&&) = default;
    Bar(const Bar&) = delete;
    Bar& operator=(const Bar&) = delete;
};

void foo(Bar b) {
    std::cout << b.i << std::endl;
}

int main()
{
    Bar b;
    b.i = 10;

    std::function<void()> a = std::bind(foo, std::move(b)); // ERROR
    a();

    return 0;
}

从编译器我得到的只有哀嚎和咬牙切齿：

test.cpp:22:27: error: no viable conversion from 'typename _Bind_helper<__is_socketlike<void (&)(Bar)>::value, void (&)(Bar), Bar>::type' (aka '_Bind<__func_type (typename decay<Bar>::type)>') to 'std::function<void ()>'
    std::function<void()> a = std::bind(foo, std::move(b));
                          ^   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5.1.0/../../../../include/c++/5.1.0/functional:2013:7: note: candidate constructor not viable: no known conversion from 'typename _Bind_helper<__is_socketlike<void (&)(Bar)>::value, void (&)(Bar),
      Bar>::type' (aka '_Bind<__func_type (typename decay<Bar>::type)>') to 'nullptr_t' for 1st argument
      function(nullptr_t) noexcept
      ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5.1.0/../../../../include/c++/5.1.0/functional:2024:7: note: candidate constructor not viable: no known conversion from 'typename _Bind_helper<__is_socketlike<void (&)(Bar)>::value, void (&)(Bar),
      Bar>::type' (aka '_Bind<__func_type (typename decay<Bar>::type)>') to 'const std::function<void ()> &' for 1st argument
      function(const function& __x);
      ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5.1.0/../../../../include/c++/5.1.0/functional:2033:7: note: candidate constructor not viable: no known conversion from 'typename _Bind_helper<__is_socketlike<void (&)(Bar)>::value, void (&)(Bar),
      Bar>::type' (aka '_Bind<__func_type (typename decay<Bar>::type)>') to 'std::function<void ()> &&' for 1st argument
      function(function&& __x) : _Function_base()
      ^
/usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5.1.0/../../../../include/c++/5.1.0/functional:2058:2: note: candidate template ignored: substitution failure [with _Functor = std::_Bind<void (*(Bar))(Bar)>]: no matching function for call to object of
      type 'std::_Bind<void (*(Bar))(Bar)>'
        function(_Functor);
        ^
1 error generated.

所以我想问一下是否有任何解决方法可以让我将 Bar 绑定到 foo，同时保持 Bar 仅移动。

编辑： 还要考虑以下代码，其中变量 b 的生命周期在调用 a 之前结束：

int main()
{
    std::function<void()> a;
    {
        Bar b;
        b.i = 10;
        a = std::bind(foo, std::move(b)); // ERROR
    }
    a();

    return 0;
}

Answer 1

std::function 不能接受仅移动的可调用对象。它擦除传入的类型以调用（使用签名）、销毁和 copy.¹

只写一个 move-only std::function 只是一点点工作。 Here is a stab at it in a different context. live example.

有趣的是，

std::packaged_task 也是一个只能移动的类型橡皮擦调用程序，但它的重量比您可能想要的要重，并且获取值很痛苦。

一个更简单的解决方案是滥用共享指针：

template<class F>
auto shared_function( F&& f ) {
  auto pf = std::make_shared<std::decay_t<F>>(std::forward<F>(f));
  return [pf](auto&&... args){
    return (*pf)(decltype(args)(args)...);
  };
}

将一些可调用对象包装到共享指针中，将其放入 lambda 完美转发 lambda 中。

这说明了一个问题——电话打不通！以上所有都有一个 const 调用。

你想要的是一个只能调用一次的任务。

template<class Sig>
struct task_once;

namespace details_task_once {
  template<class Sig>
  struct ipimpl;
  template<class R, class...Args>
  struct ipimpl<R(Args...)> {
    virtual ~ipimpl() {}
    virtual R invoke(Args&&...args) && = 0;
  };
  template<class Sig, class F>
  struct pimpl;
  template<class R, class...Args, class F>
  struct pimpl<R(Args...), F>:ipimpl<R(Args...)> {
    F f;
    template<class Fin>
    pimpl(Fin&&fin):f(std::forward<Fin>(fin)){}
    R invoke(Args&&...args) && final override {
      return std::forward<F>(f)(std::forward<Args>(args)...);
    };
  };
  // void case, we don't care about what f returns:
  template<class...Args, class F>
  struct pimpl<void(Args...), F>:ipimpl<void(Args...)> {
    F f;
    template<class Fin>
    pimpl(Fin&&fin):f(std::forward<Fin>(fin)){}
    void invoke(Args&&...args) && final override {
      std::forward<F>(f)(std::forward<Args>(args)...);
    };
  };
}
template<class R, class...Args>
struct task_once<R(Args...)> {
  task_once(task_once&&)=default;
  task_once&operator=(task_once&&)=default;
  task_once()=default;
  explicit operator bool() const { return static_cast<bool>(pimpl); }

  R operator()(Args...args) && {
    auto tmp = std::move(pimpl);
    return std::move(*tmp).invoke(std::forward<Args>(args)...);
  }
  // if we can be called with the signature, use this:
  template<class F,
    class R2=R,
    std::enable_if_t<
        std::is_convertible<std::result_of_t<F&&(Args...)>,R2>{}
        && !std::is_same<R2, void>{}
    >* = nullptr
  >
  task_once(F&& f):task_once(std::forward<F>(f), std::is_convertible<F&,bool>{}) {}

  // the case where we are a void return type, we don't
  // care what the return type of F is, just that we can call it:
  template<class F,
    class R2=R,
    class=std::result_of_t<F&&(Args...)>,
    std::enable_if_t<std::is_same<R2, void>{}>* = nullptr
  >
  task_once(F&& f):task_once(std::forward<F>(f), std::is_convertible<F&,bool>{}) {}

  // this helps with overload resolution in some cases:
  task_once( R(*pf)(Args...) ):task_once(pf, std::true_type{}) {}
  // = nullptr support:
  task_once( std::nullptr_t ):task_once() {}

private:
  std::unique_ptr< details_task_once::ipimpl<R(Args...)> > pimpl;

// build a pimpl from F.  All ctors get here, or to task() eventually:
  template<class F>
  task_once( F&& f, std::false_type /* needs a test?  No! */ ):
    pimpl( new details_task_once::pimpl<R(Args...), std::decay_t<F>>{ std::forward<F>(f) } )
  {}
  // cast incoming to bool, if it works, construct, otherwise
  // we should be empty:
  // move-constructs, because we need to run-time dispatch between two ctors.
  // if we pass the test, dispatch to task(?, false_type) (no test needed)
  // if we fail the test, dispatch to task() (empty task).
  template<class F>
  task_once( F&& f, std::true_type /* needs a test?  Yes! */ ):
    task_once( f?task_once( std::forward<F>(f), std::false_type{} ):task_once() )
  {}
};

live example.

请注意，您只能在具有上述 task_once 的右值上下文中调用 ()。这是因为 () 具有破坏性，在您的情况下应该如此。

可悲的是，以上内容依赖于 C++14。而且我现在不喜欢编写 C++11 代码。因此，这是一个性能较差的更简单的 C++11 解决方案：

std::function<void()> a;
{
    Bar b;
    b.i = 10;
    auto pb = std::make_shared<Bar>(std::move(b));
    a = [pb]{ return foo(std::move(*pb)); };
}
a();

这会将 b 的移动副本推送到共享指针中，将其存储在 std::function 中，然后在您第一次调用 ().[=25= 时破坏性地消耗它]

¹ 它实现了没有它的移动（除非它使用小函数优化，我希望它使用类型的移动）。它还实现了 convert-back-to-original 类型，但每种类型都支持它。对于某些类型，它支持 check-for-null（即，显式转换为 bool），但老实说我不确定它这样做的确切类型。

Answer 2

您可以通过结合使用指针、lambda 和 std::bind:

来绕过 std::function 的 CopyConstructible 约束

auto lambda = [](Bar* b){::foo(std::move(*b));};
std::function<void()> a = std::bind(lambda, &b);
a();

Example

编辑

C++11 中的一个单行代码，带有 lambda 和引用捕获

std::function<void()> a = [&b](){::foo(std::move(b));};
a()

Example2

编辑2

（将评论移到我的回答中）

在您的代码编辑之后添加了函数对象应该能够比绑定到函数的变量的范围更长的约束，我们仍然可以使用 lambda 来完成这个，只是现在我们应该捕获一个 shared_ptr 使用分配和移动构造来保存 Bar。

在下面的示例中，我使用 C++14 的通用捕获来捕获 shared_ptr。将其转换为 C++11。

std::function<void()> a;
{
    Bar b;
    b.i = 10;
    a = [b2 = std::make_shared<decltype(b)>(std::move(b))]()
    {
        // move the underlying object out from under b2
        // which means b2 is in a valid but undefined state afterwards
        ::foo(std::move(*b2));
    }; 
}

Example3

将仅移动结构绑定到函数

Bind move-only structure to function

c++

stdbind

c++11

编辑

编辑2