`std::function` 是否允许移动其参数？

Question

在处理this question 时，我注意到GCC (v4.7) 的std::function 实现会在参数被取值时移动它的参数。以下代码显示了这种行为：

#include <functional>
#include <iostream>

struct CopyableMovable
{
    CopyableMovable()                        { std::cout << "default" << '\n'; }
    CopyableMovable(CopyableMovable const &) { std::cout << "copy" << '\n'; }
    CopyableMovable(CopyableMovable &&)      { std::cout << "move" << '\n'; }
};

void foo(CopyableMovable cm)
{ }

int main()
{
    typedef std::function<void(CopyableMovable)> byValue;

    byValue fooByValue = foo;

    CopyableMovable cm;
    fooByValue(cm);
}
// outputs: default copy move move

我们在这里看到执行了cm 的副本（这似乎是合理的，因为byValue 的参数是按值获取的），但随后有两个动作。由于function 正在对cm 的副本进行操作，因此它移动其参数的事实可以被视为一个不重要的实现细节。但是，这种行为会引起一些麻烦when using function together with bind：

#include <functional>
#include <iostream>

struct MoveTracker
{
    bool hasBeenMovedFrom;

    MoveTracker()
      : hasBeenMovedFrom(false)
    {}
    MoveTracker(MoveTracker const &)
      : hasBeenMovedFrom(false)
    {}
    MoveTracker(MoveTracker && other)
      : hasBeenMovedFrom(false)
    {
        if (other.hasBeenMovedFrom)
        {
            std::cout << "already moved!" << '\n';
        }
        else
        {
            other.hasBeenMovedFrom = true;
        }
    }
};

void foo(MoveTracker, MoveTracker) {}

int main()
{
    using namespace std::placeholders;
    std::function<void(MoveTracker)> func = std::bind(foo, _1, _1);
    MoveTracker obj;
    func(obj); // prints "already moved!"
}

标准是否允许这种行为？ std::function 是否允许移动其参数？如果是这样，我们可以将bind 返回的包装器转换为带有按值参数的std::function 是否正常，即使这在处理多次出现的占位符时会触发意外行为？

Answer 1

std::function 指定将提供的参数传递给带有std::forward 的包装函数。例如对于std::function<void(MoveTracker)>，函数调用运算符等价于

void operator(CopyableMovable a)
{
    f(std::forward<CopyableMovable>(a));
}

由于std::forward<T> 在T 不是引用类型时等价于std::move，因此这说明了第一个示例中的移动之一。第二个可能来自必须通过std::function 内部的间接层。

这也解释了您在使用 std::bind 作为包装函数时遇到的问题：std::bind 被也指定为转发其参数，在这种情况下，它被传递一个由 std::function 内部的 std::forward 调用产生的右值引用。因此，绑定表达式的函数调用运算符将​​右值引用转发给每个参数。不幸的是，由于您重用了占位符，因此在这两种情况下它都是对同一对象的右值引用，因此对于可移动类型，无论哪个先构造都会移动值，而第二个参数将得到一个空壳。