如何为从 C++ 中的函数返回的临时对象调用析构函数？

Question

这是来自 Stroustrup 的“C++ 编程语言”的代码，它实现了 finally，我无法理解它在哪里调用了析构函数。

template<typename F> struct Final_action
{
  Final_action(F f): clean{f} {}
  ~Final_action() { clean(); }
  F clean;
}

template<class F> 
Final_action<F> finally(F f)
{
  return Final_action<F>(f);
}

void test(){
  int* p=new int{7};
  auto act1 = finally( [&]{delete p;cout<<"Goodbye,cruel world\n";} );
}

我有两个问题：

1. 根据作者的说法，delete p 只被调用一次：当 act1 超出范围时。但据我了解：首先，act1 将使用复制构造函数进行初始化，然后函数finally 中的临时对象Final_action<F>(f) 被破坏，第一次调用delete p，最后第二次调用当act1 超出范围时，函数test 的作用。我哪里弄错了？

2. 为什么需要finally 函数？我不能只定义Final_action act1([&]{delete p;cout<<"Goodbye,cruel world\n"}) 吗？是一样的吗？

另外，如果有人能想到更好的标题，请修改当前标题。

更新：经过进一步思考，我现在确信析构函数可能会被调用三次。另外一个是在调用函数void test() 中自动生成的临时对象，用作act1 的复制构造函数的参数。这可以通过 g++ 中的-fno-elide-constructors 选项进行验证。对于那些和我有同样问题的人，请参阅比尔林奇的回答中指出的 Copy elision 和 Return value optimization。

Answer 1

您是对的，此代码已损坏。它仅在应用return value optimizations 时才能正常工作。这一行：

auto act1 = finally([&]{delete p;cout<<"Goodbye,cruel world\n"})

可能会或可能不会调用复制构造函数。如果是这样，那么您将拥有两个 Final_action 类型的对象，因此您将调用该 lambda 两次。

Answer 2

最简单的解决办法是

template<typename F> 
struct Final_action
{
  Final_action(F f): clean{std::move(f)} {}
  Final_action(const Final_action&) = delete;
  void operator=(const Final_action&) = delete;
  ~Final_action() { clean(); }
  F clean;
};

template<class F> 
Final_action<F> finally(F f)
{
  return { std::move(f) };
}

并用作

auto&& act1 = finally( [&]{delete p;cout<<"Goodbye,cruel world\n";} );

使用复制列表初始化和延长生命周期的转发引用避免了Final_action 对象的任何复制/移动。 Copy-list-initialization 直接构造临时的Final_action 返回值，finally 返回的临时值通过绑定到act1 来延长其生命周期——同样无需任何复制或移动。

Answer 3

代码已损坏。 SimonKraemer 提到的修改后的代码也被破坏了——它不能编译（finally 中的 return 语句是非法的，因为Final_action 既不可复制也不可移动）。使用生成的移动构造函数使Final_action 仅移动也不起作用，因为F 保证具有移动构造函数（如果没有，则Final_action 生成的移动构造函数将静默使用F' s 复制构造函数作为后备），也不能保证 F 在移动后是空操作。事实上，示例中的 lambda not 会变成无操作。

有一个相对简单和便携的解决方案：

将标志bool valid = true; 添加到Final_action 并覆盖move c'tor 和move assignment 以清除源对象中的标志。仅在 valid 时调用 clean()。这可以防止复制 c'tor 和复制分配的生成，因此不需要显式删除它们。 （奖励点：将标志放入可重用的仅移动包装器中，这样您就不必实现 Final_action 的移动 c'tor 和移动分配。在这种情况下，您也不需要显式删除。）

或者，删除Final_action 的模板参数并将其更改为使用std::function<void()>。在调用它之前检查clean 是否为空。添加将原始std::function 设置为nullptr 的move c'tor 和move assignment。 （是的，这是可移植的。移动std::function 并不保证源将为空。） 优点：类型擦除的通常好处，例如能够返回范围保护到外部堆栈框架而不暴露F。缺点：可能会增加大量运行时间开销。

在我目前的工作项目中，我基本上将这两种方法与ScopeGuard<F> 和AnyScopeGuard 结合使用类型擦除函数对象。前者使用boost::optional<F>，可以转换为后者。作为允许范围保护为空的额外好处，我也可以明确地dismiss() 它们。这允许使用范围保护设置事务的回滚部分，然后在提交时将其关闭（使用非抛出代码）。

更新：Stroustrup 的新示例甚至无法编译。我错过了明确删除副本 c'tor 也会禁用移动 c'tor 的生成。