C ++ lambda：如果按值捕获，如何避免对引用进行切片

Question

我有一个方法，它接受一个参数，该参数是对基类的引用，我通过将方法实现包装在 queue<function<void()>> 中来将方法体的调用排入队列

问题是我希望按值捕获方法的参数，以便队列中的每个 lambda 可以使用自己的副本执行。

但如果我按值捕获，则引用参数的 lambda 副本似乎会将其分割为基类副本，而不是引用中的实际派生类。

如果我改为通过引用捕获参数，我确实会在 lambda 中获得实际的派生类，但 obj 可能会在方法调用之间超出范围，或者其状态可能会发生变化。

请注意，该方法应该是可重入的，但不是异步或并发的。

这是我的意思的一个例子（省略队列）：

struct BaseObj {
    virtual ~BaseObj() = default;
};

struct DerivedObj : public BaseObj {
    
};

void someMethod(BaseObj& obj) {
    
    //  obj is of type BaseObj:
    std::cout << "\nobj type:" << typeid(obj).name();
    
    auto refLambda = [&] {
        //  captured obj is of type DerivedObj:
        std::cout << "\nrefLambda::obj type:" << typeid(obj).name();
    };
    
    auto valLambda = [=] {
        //  captured obj is of type BaseObj:
        //  presumably because it was copied by value, which sliced it.
        std::cout << "\nvalLambda::obj type:" << typeid(obj).name();
    };
    
    refLambda();
    valLambda();
}

调用方法时的输出如下：

DerivedObj obj{};
someMethod(obj);

是：

obj type:10DerivedObj
refLambda::obj type:10DerivedObj
valLambda::obj type:7BaseObj

到目前为止，我设法在方法调用中保留派生类型的唯一方法是：

1. 从调用代码传递堆分配对象。
2. 在 lambda 中通过引用捕获。
3. 确保在调用代码中不改变原始代码。
4. 方法返回后终于删除了堆obj。

像这样：

    DerivedObj* obj = new DerivedObj();
    someMethod(*obj);
    delete obj;

但我希望能够只从调用代码堆栈传递一个引用，并且即使在 someMethod 内部发生触发对 someMethod 的另一个调用的情况也不会受到影响。

有什么想法吗？

我想到的一种方法，但我不知道该怎么做，在“someMethod”内部，将参数移动到堆中，执行 lambda，然后最终删除它（因为调用者不会真正使用它调用此方法后）。但不确定这是否真的是 hacky（我只是想它，因为这有点像 Objective-C 块的作用）。

更新：

这是我目前的解决方案：

void Object::broadcast(Event& event) {
    auto frozenEvent = event.heapClone();
    
    auto dispatchBlock = [=]() {
        for (auto receiver : receivers) {
            receiver.take(event);
        }
        
        delete frozenEvent;
        _private->eventQueue.pop();
        if (!_private->eventQueue.empty()) {
            _private->eventQueue.front()();
        }
    };
    
    _private->eventQueue.push(dispatchBlock);
    if (_private->eventQueue.size() == 1) {
        _private->eventQueue.front()();
    }
}

是的，我知道，我正在使用原始指针...（eeeeevil ....:p），但至少我可以使用 ref 参数保留方法的签名。

克隆方法大致如下：

template <class T>
struct ConcreteEvent : public Event {
    virtual Event* heapClone() {
        return new T(*(T*)this);
    }
            
    // .... more stuff.
};

Answer 1

如果不进行一些侵入性更改，似乎不可能达到您想要的结果。目前，您有一个调用者更改或销毁其对象，而不关心引用是否仍在队列中。对于这种经常来电者，您唯一的选择就是制作副本。创建 lambda 的函数不知道你要传递什么类型的对象，所以它不知道如何复制它。

有不同的方法可以解决您的问题：您可以让调用者知道额外的引用，方法是让它持有 shared_ptr 并将共享指针复制到 lambda 中。这解决了生命周期问题，但仍然取决于调用者不修改对象。您还可以让编译器通过使该函数成为模板来为每个派生类生成不同的入队函数。模板的每个实例都知道如何复制其特定类型。您已经驳回了这两种解决方案。我只知道另外一种方法，即向您的基类添加一个虚拟克隆函数，您在派生类中实现该函数以创建堆副本。

Answer 2

您可以使用[DerivedObj obj=obj](){} 而不是[=]{} 为您的lambda，它会以您想要的方式准确捕获您想要的内容。

Answer 3

改为使用指针作为someMethod 参数：

void someMethod(BaseObj* obj) {
    std::cout << "\nobj type:" << typeid(*obj).name();
    auto refLambda = [&] {
        std::cout << "\nrefLambda::obj type:" << typeid(*obj).name();
    };

    auto valLambda = [=] {
        std::cout << "\nvalLambda::obj type:" << typeid(*obj).name();
    };

    refLambda();
    valLambda();
}

int main() {
    DerivedObj obj;
    someMethod(&obj);
}

在 VS2013 中测试它会打印：

obj type:struct DerivedObj
refLambda::obj type:struct DerivedObj
valLambda::obj type:struct DerivedObj