将仅移动结构绑定到函数

Question

我需要将带有已删除复制构造函数的结构绑定到一个函数。 我已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号和咬牙切齿：

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生命周期在a被调用之前结束：

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不能采用仅移动可调用项。 它删除传入的类型以调用（带有签名）、销毁和复制。 ¹

编写一个只能移动的std::function只是一点工作。 这是在不同的上下文中对其进行的尝试。 活生生的例子。

有趣的是， std::packaged_task也是一个仅移动的类型擦除器调用程序，但它的重量比您可能想要的要重，并且取出值很痛苦。

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)...);
  };
}

它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——调用不起作用！ 以上所有都有一个const调用。

你想要的是一个你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() )
  {}
};

活生生的例子。

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()是破坏性的，在您的情况下应该如此。

可悲的是，以上依赖于 C++14。 而且我现在不喜欢编写 C++11 代码。 因此，这是一个性能较低的更简单的 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 ，然后在您第一次调用()时破坏性地使用它。

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¹它实现move而没有它（除非它使用了小函数优化，我希望它使用类型的move）。 它还实现了转换回原始类型，但每种类型都支持。 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

您可以使用指针、lambda 和 std::bind 的组合来绕过std::function的CopyConstructible约束：

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

例子

---

编辑

C++11 中的单行代码，带有 lambda 和按引用捕获

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

例2

编辑2

（将评论移到我的答案中）

按照您的代码编辑添加约束，即函数对象应该能够超过绑定到函数的变量的范围，我们仍然可以使用 lambda 实现这一点，只有现在我们应该捕获使用分配和移动构造的shared_ptr举行Bar 。

在下面的示例中，我使用 C++14 的通用捕获来捕获 shared_ptr。 @Yakk 的解决方案将其转换为 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));
    }; 
}

例3