将仿函数移动到 std::function\'s 同时避免复制

Answer 1

libstdc++ 和 libc++ 使用不同的小对象优化策略。

In libc++，如果满足以下条件，则可调用对象存储在本地：

• 可调用对象适合本地缓冲区；
• 可调用对象不可复制；和
• 分配器不可复制构造。

（注意：分配器支持已从 C++17 的标准中删除。但是，实际上，它不能从标准库实现中删除，至少在很长一段时间内不会，不会破坏现有代码。）

In libstdc++，如果满足以下条件，则可调用对象存储在本地：

• 可调用对象适合本地缓冲区；
• 可调用对象是可简单复制的类型。

（我在掩饰对齐问题，因为它在这里并不是特别相关。）

libstdc++ 对何时使用小对象优化的选择意味着无论它适用于何处，都可以通过复制为其提供存储的数组来简单地复制可调用对象。但是您的代码中的 Functor 和 Argument 类型不是可简单复制的，因此 lambda 闭包类型也不是。 lambda 的存储是离线分配的，并且拥有的可调用对象是从 lambda 移动构造的。此后再也不需要复制或移动它。

另一方面，libc++ 将您的可调用对象存储在小对象缓冲区中。在分配给invoke_ 期间，它必须将包含小对象缓冲区中的闭包对象的std::function 与默认构造的std::function 交换。这意味着可调用对象必须从一个std::function 实例的小对象缓冲区移动到另一个实例的小对象缓冲区。 libc++ 通过复制可调用对象然后销毁副本的源来完成此操作。

为什么 libc++ 不使用移动构造函数？显然，这是一个错误。请参阅LLVM bug 33125，这是关于移动构造函数而不是swap 函数，但适用相同的原则。当源将可调用对象存储在小对象缓冲区中时，std::function 的移动构造函数使用复制构造函数，而不是移动构造函数。原因是 libc++ 使用类型擦除接口来知道如何处理可调用对象而忘记其类型是一个名为 __base 的类，它具有用于复制可调用对象的虚函数和用于销毁可调用对象的虚函数，但是没有任何东西可以移动它——显然，添加移动支持会破坏 ABI，因此在另行通知之前无法完成。

请注意，这只是一个错误，因为它具有次优性能。从不符合标准的意义上说，这不是一个错误。 libstdc++ 和 libc++ 都有有效的实现策略。该标准没有说明允许复制多少次可调用对象。

最好的办法是更新您的代码，使其正确性不取决于可调用对象被复制的次数。如果实在无法承担复制的成本而需要用libc++构建，还有一些其他的策略比如：

• 填充可调用对象（通过捕获足够大小的虚拟对象）使其不适合小对象缓冲区；
• 使可调用对象的复制构造函数noexcept(false)（通过使用noexcept(false) 复制构造函数捕获对象）使其不会进入小对象缓冲区；或者
• 在std::function 中存储一个引用语义包装类，该类拥有实际可调用的std::shared_ptr 到实际可调用类型，operator() 转发到实际可调用对象。

Answer 2

部分答案：

如果您使用初始化列表初始化invoke_：

class Invoker {
  std::function<void()> invoke_;
  int result_;

public:
  template <class Functor, class... Args>
  Invoker(Functor&& f, Args&&... args) :
    invoke_([this, f = fwd(f), ...args = fwd(args)]() mutable { 
      result_ = f(fwd(args)...);
    }) { }
};

断言does not fail。所以，我猜交换是​​在默认初始化的invoke_ 和你分配给invoke_ 的函子之间（的字段）。