从具有按值捕获的 lambda 移动构造 std::function 时调用了两次移动构造函数

Question

当从一个 lambda 移动构造 std::function 对象时，该 lambda 具有按值捕获，看起来被 值捕获的对象的移动构造函数 被调用了两次。考虑

#include 
#include 

结构 Foo
{
    整数值 = 1；

    Foo() = 默认值；

    Foo(const Foo &) {}

    富（富 &&）
    {
        std::cout  func(std::move(lambda));
    std::cout 
输出是
---------
move ctor
move ctor
---------

我在 Mac OS X Catalina 上工作，我的编译器是
g++-9 (Homebrew GCC 9.3.0) 9.3.0

我用g++ -std=c++17编译。
我猜这种行为可能有点依赖于编译器实现，但我仍然对这种机制感到好奇。
谁能解释一下为什么移动构造函数被调用了两次以及那里到底发生了什么？
    

Answer 1

我认为，这是因为std::function move 构造了它的参数T（这里是lambda）。

这个可以看出来，只是把std::function换成一个简单的版本就行了。

#include <iostream>

struct Foo
{
   int value = 1;
   Foo() = default;
   Foo(const Foo&) { std::cout << "Foo: copy ctor" << std::endl; }
   Foo(Foo&&)
   {
      std::cout << "Foo: move ctor" << std::endl;
   }
};


template<typename T>
class MyFunction
{
   T mCallable;

public:
   explicit MyFunction(T func)
      //  if mCallable{ func}, it is copy constructor which has been called
      : mCallable{ std::move(func) }  
   {}
};

int main()
{
   Foo foo;
   auto lambda = [=]() { return foo.value; };
   std::cout << "---------" << std::endl;
   MyFunction<decltype(lambda)> func(std::move(lambda));
   std::cout << "---------" << std::endl;
   return 0;
}

输出：

Foo: copy ctor    
---------    
Foo: move ctor    
Foo: move ctor    
---------

如果不是 move 构造，它将复制参数，进而复制捕获变量。见这里：https://godbolt.org/z/yyDQg_

Answer 2

这是由std::function 的实现方式引起的。考虑以下更简单的示例：

struct Lambda
{
  Lambda() = default;
  Lambda(const Lambda&) { std::cout << "C"; }
  Lambda(Lambda&&) { std::cout << "M"; }
  void operator()() const { }
};

int main()
{
  auto lambda = Lambda();
  std::function<void()> func(std::move(lambda));    
}

它打印出MM，因此，Lambda 的移动构造函数在将其实例存储到std::function 时被调用了两次。

现场演示：https://godbolt.org/z/XihNdC

在您的情况下，该 lambda 的 Foo 成员变量（由值捕获）移动了两次，因为 整个 lambda 移动了两次。请注意，捕获本身不调用任何移动构造函数，而是调用复制构造函数。

---

为什么std::function 的构造函数将参数移动了两次？请注意，此构造函数通过值传递其参数，然后，它在内部需要存储该对象。可以使用以下函数进行某种模拟：

template< class F >
void function( F f )
{
    F* ptr = new F(std::move(f));
    delete ptr;
}

这段代码：

  auto lambda = Lambda();
  function(std::move(lambda));

然后执行两个动作。

现场演示：https://godbolt.org/z/qZvVWA