initializer_list и семантика перемещения

Question 1

Могу ли я перемещать элементы из std::initializer_list<T>?

#include <initializer_list>
#include <utility>

template<typename T>
void foo(std::initializer_list<T> list)
{
    for (auto it = list.begin(); it != list.end(); ++it)
    {
        bar(std::move(*it));   // kosher?
    }
}

Поскольку std::intializer_list<T>требует особого внимания компилятора и не имеет семантики значений, как обычные контейнеры стандартной библиотеки C ++, я бы предпочел перестраховаться, чем извиниться и спросить.

Question 2

Нет, это не сработает так, как задумано; вы все равно получите копии. Я очень удивлен этим, так как я думал, что они initializer_listсуществовали для хранения множества временных файлов, пока они не были moveсозданы.

beginи endдля initializer_listвозврата const T *, поэтому результат moveв вашем коде T const &&- неизменная ссылка rvalue. От такого выражения невозможно избавиться. Он будет привязан к параметру функции типа, T const &потому что rvalue действительно привязывается к ссылкам const lvalue, и вы по-прежнему будете видеть семантику копирования.

Вероятно, причина этого в том, что компилятор может выбрать initializer_listстатически инициализированную константу, но кажется, что было бы чище сделать ее тип initializer_listили const initializer_listпо усмотрению компилятора, поэтому пользователь не знает, ожидать constли результат beginи end. Но это всего лишь мое чутье, наверное, есть веская причина, по которой я ошибаюсь.

Обновление: я написал предложение ISO для initializer_listподдержки типов, предназначенных только для перемещения. Это только первый черновик, и он еще нигде не реализован, но вы можете увидеть его для более подробного анализа проблемы.

Question 3

bar(std::move(*it));   // kosher?

Не так, как вы намеревались. Вы не можете переместить constобъект. И std::initializer_listтолько предоставляет constдоступ к своим элементам. Так что тип itесть const T *.

Ваша попытка позвонить std::move(*it)приведет только к l-значению. IE: копия.

std::initializer_listссылается на статическую память. Вот для чего нужен класс. Вы не можете двигаться из статической памяти, потому что движение подразумевает ее изменение. С него можно только копировать.

Question 4

Это не будет работать, как указано, потому что list.begin()имеет тип const T *, и вы не можете перейти от постоянного объекта. Разработчики языка, вероятно, сделали это так, чтобы позволить спискам инициализаторов содержать, например, строковые константы, из которых было бы неуместно перемещаться.

Однако, если вы находитесь в ситуации, когда вы знаете, что список инициализаторов содержит выражения rvalue (или вы хотите заставить пользователя написать их), тогда есть трюк, который заставит его работать (меня вдохновил ответ Суманта для это, но решение намного проще, чем это). Вам нужно, чтобы элементы, хранящиеся в списке инициализаторов, были не Tзначениями, а значениями, которые инкапсулируют T&&. Тогда, даже если сами эти значения constквалифицированы, они все равно могут получить изменяемое rvalue.

template<typename T>
  class rref_capture
{
  T* ptr;
public:
  rref_capture(T&& x) : ptr(&x) {}
  operator T&& () const { return std::move(*ptr); } // restitute rvalue ref
};

Теперь вместо объявления initializer_list<T>аргумента вы объявляете initializer_list<rref_capture<T> >аргумент. Вот конкретный пример, включающий вектор std::unique_ptr<int>интеллектуальных указателей, для которого определена только семантика перемещения (поэтому сами эти объекты никогда не могут быть сохранены в списке инициализаторов); однако список инициализаторов ниже компилируется без проблем.

#include <memory>
#include <initializer_list>
class uptr_vec
{
  typedef std::unique_ptr<int> uptr; // move only type
  std::vector<uptr> data;
public:
  uptr_vec(uptr_vec&& v) : data(std::move(v.data)) {}
  uptr_vec(std::initializer_list<rref_capture<uptr> > l)
    : data(l.begin(),l.end())
  {}
  uptr_vec& operator=(const uptr_vec&) = delete;
  int operator[] (size_t index) const { return *data[index]; }
};

int main()
{
  std::unique_ptr<int> a(new int(3)), b(new int(1)),c(new int(4));
  uptr_vec v { std::move(a), std::move(b), std::move(c) };
  std::cout << v[0] << "," << v[1] << "," << v[2] << std::endl;
}

На один вопрос нужен ответ: если элементы списка инициализатора должны быть истинными значениями pr (в данном примере это значения x), гарантирует ли язык, что время жизни соответствующих временных файлов продлится до точки, в которой они используются? Честно говоря, я не думаю, что соответствующий раздел 8.5 стандарта вообще решает эту проблему. Однако, читая 1.9: 10, может показаться, что соответствующее полное выражение во всех случаях включает использование списка инициализаторов, поэтому я думаю, что нет опасности висящих ссылок на rvalue.

Question 5

Я подумал, что было бы поучительно предложить разумную отправную точку для обходного пути.

Комментарии встроены.

#include <memory>
#include <vector>
#include <array>
#include <type_traits>
#include <algorithm>
#include <iterator>

template<class Array> struct maker;

// a maker which makes a std::vector
template<class T, class A>
struct maker<std::vector<T, A>>
{
  using result_type = std::vector<T, A>;

  template<class...Ts>
  auto operator()(Ts&&...ts) const -> result_type
  {
    result_type result;
    result.reserve(sizeof...(Ts));
    using expand = int[];
    void(expand {
      0,
      (result.push_back(std::forward<Ts>(ts)),0)...
    });

    return result;
  }
};

// a maker which makes std::array
template<class T, std::size_t N>
struct maker<std::array<T, N>>
{
  using result_type = std::array<T, N>;

  template<class...Ts>
  auto operator()(Ts&&...ts) const
  {
    return result_type { std::forward<Ts>(ts)... };
  }

};

//
// delegation function which selects the correct maker
//
template<class Array, class...Ts>
auto make(Ts&&...ts)
{
  auto m = maker<Array>();
  return m(std::forward<Ts>(ts)...);
}

// vectors and arrays of non-copyable types
using vt = std::vector<std::unique_ptr<int>>;
using at = std::array<std::unique_ptr<int>,2>;


int main(){
    // build an array, using make<> for consistency
    auto a = make<at>(std::make_unique<int>(10), std::make_unique<int>(20));

    // build a vector, using make<> because an initializer_list requires a copyable type  
    auto v = make<vt>(std::make_unique<int>(10), std::make_unique<int>(20));
}

Question 6

Кажется, это не разрешено в текущем стандарте, как уже было сказано . Вот еще один обходной путь для достижения чего-то подобного, путем определения функции как переменной вместо использования списка инициализаторов.

#include <vector>
#include <utility>

// begin helper functions

template <typename T>
void add_to_vector(std::vector<T>* vec) {}

template <typename T, typename... Args>
void add_to_vector(std::vector<T>* vec, T&& car, Args&&... cdr) {
  vec->push_back(std::forward<T>(car));
  add_to_vector(vec, std::forward<Args>(cdr)...);
}

template <typename T, typename... Args>
std::vector<T> make_vector(Args&&... args) {
  std::vector<T> result;
  add_to_vector(&result, std::forward<Args>(args)...);
  return result;
}

// end helper functions

struct S {
  S(int) {}
  S(S&&) {}
};

void bar(S&& s) {}

template <typename T, typename... Args>
void foo(Args&&... args) {
  std::vector<T> args_vec = make_vector<T>(std::forward<Args>(args)...);
  for (auto& arg : args_vec) {
    bar(std::move(arg));
  }
}

int main() {
  foo<S>(S(1), S(2), S(3));
  return 0;
}

Шаблоны Variadic могут соответствующим образом обрабатывать ссылки на r-значения, в отличие от initializer_list.

В этом примере кода я использовал набор небольших вспомогательных функций для преобразования вариативных аргументов в вектор, чтобы сделать его похожим на исходный код. Но, конечно, вместо этого вы можете написать рекурсивную функцию с вариативными шаблонами.

Question 7

У меня есть гораздо более простая реализация, в которой используется класс-оболочка, который действует как тег, отмечающий намерение перемещения элементов. Это стоимость времени компиляции.

Класс-оболочка предназначен для использования в том виде, в котором std::moveон используется, просто замените его std::moveна move_wrapper, но для этого требуется C ++ 17. Для более старых спецификаций вы можете использовать дополнительный метод построения.

Вам нужно будет написать методы / конструкторы построителя, которые принимают классы-оболочки внутри initializer_listи соответственно перемещают элементы.

Если вам нужно скопировать некоторые элементы, а не перемещать, создайте копию, прежде чем передавать ее initializer_list.

Код должен быть самодокументированным.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <initializer_list>

using namespace std;

template <typename T>
struct move_wrapper {
    T && t;

    move_wrapper(T && t) : t(move(t)) { // since it's just a wrapper for rvalues
    }

    explicit move_wrapper(T & t) : t(move(t)) { // acts as std::move
    }
};

struct Foo {
    int x;

    Foo(int x) : x(x) {
        cout << "Foo(" << x << ")\n";
    }

    Foo(Foo const & other) : x(other.x) {
        cout << "copy Foo(" << x << ")\n";
    }

    Foo(Foo && other) : x(other.x) {
        cout << "move Foo(" << x << ")\n";
    }
};

template <typename T>
struct Vec {
    vector<T> v;

    Vec(initializer_list<T> il) : v(il) {
    }

    Vec(initializer_list<move_wrapper<T>> il) {
        v.reserve(il.size());
        for (move_wrapper<T> const & w : il) {
            v.emplace_back(move(w.t));
        }
    }
};

int main() {
    Foo x{1}; // Foo(1)
    Foo y{2}; // Foo(2)

    Vec<Foo> v{Foo{3}, move_wrapper(x), Foo{y}}; // I want y to be copied
    // Foo(3)
    // copy Foo(2)
    // move Foo(3)
    // move Foo(1)
    // move Foo(2)
}

Question 8

Вместо использования a std::initializer_list<T>вы можете объявить свой аргумент как ссылку на массив rvalue:

template <typename T>
void bar(T &&value);

template <typename T, size_t N>
void foo(T (&&list)[N] ) {
   std::for_each(std::make_move_iterator(std::begin(list)),
                 std::make_move_iterator(std::end(list)),
                 &bar);
}

void baz() {
   foo({std::make_unique<int>(0), std::make_unique<int>(1)});
}

См. Пример использования std::unique_ptr<int>: https://gcc.godbolt.org/z/2uNxv6

Question 9

Рассмотрим in<T>идиому, описанную на cpptruths . Идея состоит в том, чтобы определить lvalue / rvalue во время выполнения, а затем вызвать перемещение или копирование. in<T>обнаружит rvalue / lvalue, даже если стандартный интерфейс, предоставляемый initializer_list, является константной ссылкой.