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LucienXian 2020-07-08 00:35:27 +08:00
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@ -0,0 +1,146 @@
# 使用初始化捕获来移动对象到闭包中
在某些场景下,按值捕获和按引用捕获都不是你所想要的。如果你有一个只能被移动的对象(例如**std::unique_ptr或std::future**要进入到闭包里使用C++11是无法实现的。如果你要复制的对象复制开销非常高但移动的成本却不高例如标准库中的大多数容器并且你希望的是宁愿移动该对象到闭包而不是复制它。然而C++11却无法实现这一目标。
但如果你的编译器支持C++14那又是另一回事了它能支持将对象移动道闭包中。如果你的兼容支持C++14那么请愉快地阅读下去。如果你仍然在使用仅支持C++11的编译器也请愉快阅读因为在C++11中有很多方法可以实现近似的移动捕获。
缺少移动捕获被认为是C++11的一个缺点直接的补救措施是将该特性添加到C++14中但标准化委员会选择了另一种方法。他们引入了一种新的捕获机制该机制非常灵活移动捕获是它执行的技术之一。新功能被称作初始化捕获它几乎可以完成C++11捕获形式的所有工作甚至能完成更多功能。默认的捕获模式使得你无法使用初始化捕获表示但第31项说明提醒了你无论如何都应该远离这些捕获模式。在C++11捕获模式所能覆盖的场景里初始化捕获的语法有点不大方便。因此在C++11的捕获模式能完成所需功能的情况下使用它是完全合理的
使用初始化捕获可以让你指定:
1. 从lambda生成的闭包类中的数据成员名称
2. 初始化该成员的表达式;
这是使用初始化捕获将**std::unique_ptr**移动到闭包中的方法:
```c++
class Widget { // some useful type
public:
...
bool isValidated() const;
bool isProcessed() const;
bool isArchived() const;
private: ...
};
auto pw = std::make_unique<Widget>(); // create Widget; see Item 21 for info on std::make_unique configure *pw
auto func = [pw = std::move(pw)] // init data mbr in closure w/ std::move(pw)
{ return pw->isValidated()
&& pw->isArchived(); };
```
上面的文本包含了初始化捕获的使用,"="的左侧是指定的闭包类中数据成员的名称,右侧则是初始化表达式。有趣的是,"="左侧的作用范围不同于右侧的作用范围。在上面的示例中,'='左侧的名称`pw`表示闭包类中的数据成员,而右侧的名称`pw`表示在lambda上方声明的对象即由调用初始化的变量到调用`std::make_unique`。因此,`pw = std :: move(pw)`的意思是“在闭包中创建一个数据成员pw并通过将`std::move`应用于局部变量pw的方法来初始化该数据成员。
一般中lambda主体中的代码在闭包类的作用范围内因此pw的使用指的是闭包类的数据成员。
在此示例中,注释`configure * pw`表示在由`std::make_unique`创建窗口小部件之后再由lambda捕获到该窗口小部件的`std::unique_ptr`之前该窗口小部件即pw对象以某种方式进行了修改。如果不需要这样的配置即如果`std::make_unique`创建的`Widget`处于适合被lambda捕获的状态则不需要局部变量`pw`,因为闭包类的数据成员可以通过直接初始化`std::make_unique`来实现:
```c++
auto func = [pw = std::make_unique<Widget>()] // init data mbr
{ return pw->isValidated() // in closure w/
&& pw->isArchived(); }; // result of call // to make_unique
```
这清楚地表明了这个C ++ 14的捕获概念是从C ++11发展出来的的在C ++11中无法捕获表达式的结果。 因此初始化捕获的另一个名称是广义lambda捕获。
但是如果您使用的一个或多个编译器不支持C ++ 14的初始捕获怎么办 如何使用不支持移动捕获的语言完成移动捕获?
请记住lambda表达式只是生成类和创建该类型对象的一种方式而已。如果对于lambda你觉得无能为力。 那么我们刚刚看到的C++ 14的示例代码可以用C ++11重新编写如下所示
```c++
class IsValAndArch {
public:
using DataType = std::unique_ptr<Widget>; // "is validated and archived"
explicit IsValAndArch(DataType&& ptr) // Item 25 explains
: pw(std::move(ptr)) {} // use of std::move
bool operator()() const
{ return pw->isValidated() && pw->isArchived(); }
private:
DataType pw;
};
auto func = IsValAndArch(std::make_unique<Widget>());
```
这个代码量比lambda表达式要多但这并不难改变这样一个事实即如果你希望使用一个C++11的类来支持其数据成员的移动初始化那么你唯一要做的就是在键盘上多花点时间。
如果你坚持要使用lambda并且考虑到它们的便利性你可能会这样做可以在C++11中这样使用
1. 将要捕获的对象移动到由`std::bind`
2. 将被捕获的对象赋予一个引用给lambda
如果你熟悉std::bind那么代码其实非常简单。如果你不熟悉std::bind那可能需要花费一些时间来习惯改代码但这无疑是值得的。
假设你要创建一个本地的`std::vector`在其中放入一组适当的值然后将其移动到闭包中。在C ++14中这很容易实现
```c++
std::vector<double> data; // object to be moved
// into closure
// populate data
auto func = [data = std::move(data)] { /* uses of data */ }; // C++14 init capture
```
我已经对该代码的关键部分进行了高亮:要移动的对象的类型(`std::vector\<double>`),该对象的名称(数据)以及用于初始化捕获的初始化表达式(`std::move(data)`。C++11的等效代码如下其中我强调了相同的关键事项
```c++
std::vector<double> data; // as above
auto func =
std::bind( // C++11 emulation
[](const std::vector<double>& data) { /* uses of data */ }, // of init capture
std::move(data)
);
```
如lambda表达式一样`std::bind`生产了函数对象。我将它称呼为由std::bind所绑定对象返回的函数对象。`std::bind`的第一个参数是可调用对象,后续参数表示要传递给该对象的值。
一个绑定的对象包含了传递给`std::bind`的所有参数副本。对于每个左值参数,绑定对象中的对应对象都是复制构造的。对于每个右值,它都是移动构造的。在此示例中,第二个参数是一个右值(`std::move`的结果请参见第23项因此将数据移动到绑定对象中。这种移动构造是模仿移动捕获的关键因为将右值移动到绑定对象是我们解决无法将右值移动到C++11闭包中的方法。
当“调用”绑定对象(即调用其函数调用运算符)时,其存储的参数将传递到最初传递给`std::bind`的可调用对象。在此示例中这意味着当调用func绑定对象func中所移动构造的数据副本将作为参数传递给传递给`std::bind`中的lambda。
该lambda与我们在C++14中使用的lambda相同只是添加了一个参数data来对应我们的伪移动捕获对象。此参数是对绑定对象中数据副本的左值引用。这不是右值引用因尽管用于初始化数据副本的表达式`std::move(data)`)为右值但数据副本本身为左值。因此lambda将对绑定在对象内部的移动构造数据副本进行操作。
默认情况下从lambda生成的闭包类中的`operator()`成员函数为`const`的。这具有在lambda主体内呈现闭包中的所有数据成员为`const`的效果。但是,绑定对象内部的移动构造数据副本不一定是`const`的因此为了防止在lambda内修改该数据副本lambda的参数应声明为`const`引用。 如果将`lambda`声明为可变的,则不会在其闭包类中将`operator()`声明为const并且在lambda的参数声明中省略`const`也是合适的:
```c++
auto func =
std::bind( // C++11 emulation
[](std::vector<double>& data) mutable // of init capture
{ /* uses of data */ }, // for mutable lambda std::move(data)
);
```
因为该绑定对象存储着传递给`std::bind`的所有参数副本所以在我们的示例中绑定对象包含由lambda生成的闭包副本这是它的第一个参数。 因此闭包的生命周期与绑定对象的生命周期相同。 这很重要,因为这意味着只要存在闭包,包含伪移动捕获对象的绑定对象也将存在。
如果这是您第一次接触`std::bind`则可能需要先阅读您最喜欢的C ++11参考资料然后再进行讨论所有详细信息。 即使是这样,这些基本要点也应该清楚:
* 无法将移动构造一个对象到C ++11闭包但是可以将对象移动构造为C++11的绑定对象。
* 在C++11中模拟移动捕获包括将对象移动构造为绑定对象然后通过引用将对象移动构造传递给lambda。
* 由于绑定对象的生命周期与闭包对象的生命周期相同,因此可以将绑定对象中的对象视为闭包中的对象。
作为使用`std::bind`模仿移动捕获的第二个示例,这是我们之前看到的在闭包中创建`std::unique_ptr`的C++14代码
```c++
auto func = [pw = std::make_unique<Widget>()] // as before,
{ return pw->isValidated() // create pw
&& pw->isArchived(); }; // in closure
```
这是C++11的模拟实现
```c++
auto func = std::bind(
[](const std::unique_ptr<Widget>& pw)
{ return pw->isValidated()
&& pw->isArchived(); },
std::make_unique<Widget>()
);
```
具备讽刺意味的是,这里我展示了如何使用`std::bind`解决C++11 lambda中的限制但在条款34中我却主张在`std::bind`上使用lambda。
但是该条目解释的是在C++11中有些情况下`std::bind`可能有用,这就是其中一种。 在C++14中初始化捕获和自动参数等功能使得这些情况不再存在。
要谨记的是:
* 使用C ++14的初始化捕获将对象移动到闭包中。
* 在C ++11中通过手写类或`std::bind`的方式来模拟初始化捕获。

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8. Item 30:熟悉完美转发失败的情况
6. Lambda表达式
1. [Item 31:避免使用默认捕获模式](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/6.Lambda%20Expressions/item31.md)
2. Item 32:使用初始化捕获来移动对象到闭包中
2. [Item 32:使用初始化捕获来移动对象到闭包中](https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese/blob/master/6.Lambda%20Expressions/item32.md)
3. Item 33:对于std::forward的auto&&形参使用decltype
4. Item 34:有限考虑lambda表达式而非std::bind
7. 并发API