32.使用init捕获将对象移动到闭包中

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前言

 
可能在某时你会发现无论是按值捕获还是按引用捕获均非最佳选择。例如C++11无法将一个move-only对象（std::unique_ptr、std::future)移动进入闭包.又或者当前存在一个copy成本极高但move成本极低的对象（例如STL中的大部分容器），C++11也无法将其移动进入闭包。

这项C++14引入的新功能被称为init capture，它几乎可以完成C++11捕获表单可以执行的所有操作，以及更多功能，唯一的缺点是它无法表现地如同默认捕获，但前一节我们介绍了最好不要使用它们。此外，init捕获的语法略显冗长，因此如果C++11中别的捕获模式已经能够完成任务，我们没有必要去使用init捕获。

init捕获

 
init捕获可以帮助我们指定

  1. 由lambda所生成的closure class中data meber的名称
  2. 该data member的初始化表达式

下述实例将展示如何通过init捕获将std::unique_ptr移动入闭包：

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class Widget { // some useful type
public:
    …
    bool isValidated() const;
    bool isProcessed() const;
    bool isArchived() const;
private:
    …
};
auto pw = std::make_unique<Widget>(); // create Widget
… // configure *pw
auto func = [pw = std::move(pw)]{ return pw->isValidated()&& pw->isArchived(); };

其中[pw = std::move(pw)]即为init捕获。“=”左侧是指闭包类中data member的名称，右侧是其初始化表达式。有趣的是，“=”左侧与右侧具备不同的作用域，左侧的作用域为closure class，右侧为lambda定义区。在上述实例中，“=”左侧的名称pw为closure class中的data member，而右侧的名称pw意味着lambda上文中刚刚创建的std::unique_ptr。最终，利用std::move将上文中的std::unique_ptr初始化closure class中的data member。lambda体中的代码处于closure class的作用域内，因此pw代表闭包类数据成员。

在以pw初始化data member之前，我们可能会对堆中的Widget作出修改，这也正对应着注释部分的configur *pw。如果我们当前无需修改，则可省去局部对象pw，直接以make_unique返回值初始化data member：

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auto func = [pw = std::make_unique<Widget>()]{ return pw->isValidated()&& pw->isArchived(); };

init捕获又被称为广义捕获。

在C++11中实现移动捕获

 
我们明确的是，lambda是一种生成类的方法，那么我们自然可以在C++11中避开lambda直接生成自己需要的class，因此，刚才C++14所写的代码可以被转换为：

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class IsValAndArch { 
public:
    using DataType = std::unique_ptr<Widget>;
    explicit IsValAndArch(DataType&& ptr):pw(std::move(ptr)) {}
    bool operator() const{ return pw->isValidated() && pw->isArchived(); }
private:
    DataType pw;
};
auto func = IsValAndArch(std::make_unique<Widget>());

虽然多打了很多字，但它至少证明了C++11也能支持移动捕获。

如果你非要既使用C++11的lambda，又需要移动捕获，那你得按照以下步骤行事：

  1. 将要捕获的对象移动到std::bind生成的函数对象中
  2. 给lambda一个对“捕获”对象的引用

假设当前我们需要创建一个局部对象std::vector，将一组适当的值放入其中，然后将其移动到闭包中。上述行为在C++14中很容易实现：

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std::vector<double> data; // object to be moved into closure
… // populate data
auto func = [data = std::move(data)]{ /* uses of data */ };// C++14 init capture

在C++11中，同等的实现需要被写为：
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std::vector<double> data; // as above
… // as above
auto func =std::bind([](const std::vector<double>& data){ /* uses of data */ },std::move(data));

类似于lambda表达式，std::bind生成函数对象。std :: bind的第一个参数是一个可调用对象，后续参数表示要传递给该对象的值。bind对象在传递参数给第一个可调用对象时，采用左值拷贝构造，右值移动构造的方式。需要注意的是，（）中是一个左值引用，原因在于bind将data传递至闭包后，data是一个左值。此外，为了防止修改数据，我们将一个const-refernce绑定至data，这是因为lambda生成的class默认operator()为const。

由于bind对象内含其所有实参的副本，因此其生命周期与闭包的生命周期一致。总而言之，利用bind模拟移动捕获的要点有三：

  1. 在C++11中，无法将一个对象移动进入闭包，但可以将其移动进入一个bind对象。
  2. 在模拟过程中，我们只需要把对象移动进入bind对象，然后以引用形式将其传递给闭包
  3. 因为bind对象的生命周期与闭包的生命周期相同，所以可以将bind对象中的对象视为处于闭包中