将 std::function 移动到另一个 std::function 不会在捕获的变量上调用移动构造函数

Question

我有一个类 A 在构造/复制/移动时打印出一条消息

class A
{
public:
    A(std::string s)
        :s_(s)
    {
        std::cout << "A constructed\n";
    }
    ~A()
    {
        std::cout << "A destructed\n";
    }
    A(const A& a)
        :s_(a.s_)
    {
        std::cout << "A copy constructed\n";
    }
    A(A&& a)
       :s_(std::move(a.s_))
    {
        std::cout << "A moved\n";
    }
    A& operator=(const A& a)
    {
        s_ = a.s_;
        std::cout << "A copy assigned\n";
    }
    A& operator=(A&& a)
    {
        s_ = std::move(a.s_);
        std::cout << "A move assigned\n";
    }

    std::string s_;
};

在main 中，我构造了一个A 的实例，在lambda 中按值捕获它，将该lambda 复制到std::function，最后将std::function 移动 到另一个std::function

int main()
{
    A a("hello ");
    std::function<void()> f = [a]{ std::cout << a.s_; };
    std::function<void()> g(std::move(f));
}

这会打印出以下内容

A constructed
A copy constructed
A copy constructed
A destructed
A destructed
A destructed

为什么A的移动构造函数没有被调用？将f 移动到g 的最后一步不应该调用A 的移动构造函数吗？

Answer 1

复制构造函数没有被精确地调用，因为你已经移动了std::function。这是因为std::function 可以选择将捕获的值存储在堆上并保留指向它们的指针。因此移动函数只需要移动那个内部指针。显然，MSVC 选择将捕获存储在堆上，而 GCC 等选择将它们存储在堆栈上，因此也需要移动捕获的值。

编辑：感谢 Mooing Duck 在 comment on the question 中指出 GCC 还将捕获存储在堆上。实际的区别似乎是 GCC 在从 lambda 构造时将捕获从 lambda 移动到 std::function。

Answer 2

在这种情况下，您的标准库实现不使用小缓冲区优化， 因此，您的函数f 拥有一个指向堆分配 内存区域的指针，其中存储了a 的副本。由于您将f 移动到g，因此没有理由执行深度复制，并且实现只需将存储在f 中的函数的所有权移动到g（如unique_ptr）。

至于这里没有使用小缓冲区的原因，这可能与你的实现将functionmove构造函数定义为noexcept有关^†.

如果function的移动构造函数是noexcept，它不能调用任何可能抛出的函数，因此实现只是拒绝移动你的对象（从f的小缓冲区到g的一）并在堆上分配它，这样它就可以在移动构造函数/赋值中移动一个指针。

如果您只是将noexcept 添加到A 的复制构造函数，那么libstd++ 和libc++ 都会在g = move(f) 行生成一个复制构造函数 调用。令人惊讶的是，他们似乎都忽略了 noexcept 移动构造函数的存在。

---

^{†请注意（至少在最新草案中）标准要求 function(function&&) 为 non noexcept，但 libstd++ 和 libc++ 都将其实现为 noexcept，我无法检查目前退出 MSVC。}

Answer 3

这似乎是 MSVC 的 std::function 移动构造函数的一个弱点。我在 Clang 3.3 上尝试了您的代码，它调用了 A 的移动构造函数。