std::function operator() 和 std::forward 发生了什么？答案

【问题标题】：what is going on in std::function operator() and std::forward?std::function operator() 和 std::forward 发生了什么？
【发布时间】：2017-07-25 09:34:56
【问题描述】：

我正在查看 std::function 实现及其调用 operator()

template<typename Ret, typename... ArgTypes>
Ret function< Ret (ArgTypes...)>::operator()(ArgTypes...args) const
{
  // some stuff
  return invoker(functor, std::forward<ArgTypes>(args)...);
}

我特别想知道，为什么这里使用std::forward？这与完美转发有什么关系吗？因为只有当operator() 是一个带有可变参数模板声明template<typename... Args> 的模板（它不是，声明是 std::function 的部分特化）时，才能完成完美转发。在这里使用 std::forward 的目的是什么？我很困惑:-)？

【问题讨论】：

‘它不是’ 不是吗？对我来说当然是这样。
声明是 std::function 和 templ.参数Ret, ArgTypes 已经修复
对我来说看起来像是类模板的部分特化的成员函数。我不确定你在哪里看到完整的专业化（完整的专业化将有空的模板参数列表）。
@Dmitry Kuznetsov 你是对的！

标签： c++ c++11 c++14 std-function perfect-forwarding

【解决方案1】：

你说得对，这不是典型的“完美转发”场景。一个简短的例子可以帮助说明动机。假设类型 A 带有检测的构造函数和析构函数：

#include "A.h"
#include <functional>
#include <iostream>

int
main()
{
    A a1{1};
    A a2{2};
    std::function<void(A, A&)> f{[](A x, A& y){}};
    f(a1, a2);
}

这将输出：

A(int state): 1
A(int state): 2
A(A const& a): 1
A(A&& a): 1
~A(1)
~A(-1)
~A(2)
~A(1)

解释：

a1 和 a2 在堆栈上构造。然后，当传递到function 调用程序时，首先复制a1 以绑定到第一个按值参数，然后在a1 上调用std::forward<A>，将其移动 -value 参数到 lambda 中。

相比之下，a2 不需要复制到绑定到functionA& 参数，然后调用std::forward<A&>(a2)，它将a2 作为左值而不是右值转发，这将绑定到A& lambda 的参数。

然后事情就被破坏了。 ~A(-1) 表示使用此检测的 A 销毁处于 move-constructed-from 状态的 A。

总而言之，即使ArgTypes 没有像通常的完美转发习语那样推导出来，我们仍然希望将ArgTypes 作为右值转发，并将ArgTypes 作为左值转发。所以std::forward 恰好在这里做了我们想要的。

【讨论】：

@Gabriel：对不起，我不明白后续问题。你能说得更具体点吗？
也可以这样表述（对我来说更清楚一点）：...然后调用std::forward<A>(a1)，返回A&&a1（这是一个右值引用->将其移入拉姆达）。 ...然后调用std::forward<A&>(a2)，它返回A& && a2，它折叠成A& a2（这是一个左值引用，-> 作为左值转发）。
@Gabriel: std::function 是如上所述。如果这就是您问题中“那个”的意思，那么标准中已经是这样了。对不起，如果我很密集。我现在已经醒了太多小时了。

【解决方案2】：

我想你对这里的很多事情感到困惑。

首先，完美转发与可变参数模板无关。您可以创建一个包装类，该类具有一个接受一个参数并将其转发给包装对象的函数：

template<typename T>
struct Wrapper {
    template<typename Arg>
    decltype(auto) test(Arg&& arg) {
        return t.test(std::forward<Arg>(arg));
    }

    T t;
};

注意这里使用了完美转发，没有任何可变参数模板。如果t.test 需要一个仅移动类型作为参数，那么没有forward<Arg>(arg) 就无法调用它。

这里发生的第二件事是&& 后面没有跟随参数。将&& 添加到ArgTypes 将是一个错误，并且会使某些情况无法编译。考虑这个简单的案例：

std::function<void(int)> f;
int i = 0;
f(i);

那将无法编译。如果将&& 添加到ArgTypes，则每个未引用的参数（例如int）都将成为调用运算符（在我们的例子中为int&&）的右值引用。由于std::function 参数列表中的所有参数类型都已正确限定，因此您希望在调用运算符中接收的正是这些类型，而不是转换。

如果不使用&&，为什么需要std::forward？因为即使您不需要推断值类别，您仍然不需要将每个参数都复制到包含的函数中。如果std::function 的参数之一是int&，您不想移动它。但是如果其中一个参数是std::unique_ptr<int>，则必须移动它！这正是std::forward 的用途。只移动应该移动的东西。

【讨论】：

【解决方案3】：

std::forward 只是将右值引用附加到类型，因此考虑到引用折叠规则，它有效地按原样传递引用参数并移动对象参数。

【讨论】：