Modern C++中lambda表达式的陷阱
lambda表达式给stl带来了无与伦比的便利,尤其对像std::for_each
这种使用函数指针的场合更是方便,但却是写的爽快,维护的蛋疼,前几天还遇到了一个陷阱,这里特意记录一下
陷阱1:默认引用捕获可能带来的悬挂引用问题
在捕获参数时喜欢使用[&]
来一次捕获包括this
在内的所有内容,此方法非常方便,但在遇到局部变量时,引用捕获却是非常容易出现问题,尤其用在事件系统,信号槽系统里时。
一个简单的lambda程序如下:
#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;
typedef std::function<void()> FP;
void run_fun_ptr(FP fp);
FP get_fun_ptr();
FP get_fun_ptr_ref();
int main()
{
run_fun_ptr(get_fun_ptr());
run_fun_ptr(get_fun_ptr_ref());
return 0;
}
void run_fun_ptr(FP fp)
{
if(fp)
{
fp();
}
}
FP get_fun_ptr()
{
int a = 2;
return [=](){cout << "= a:"<<a << endl;};
}
FP get_fun_ptr_ref()
{
int a = 2;
return [&](){cout << "& a:"<<a << endl;};
}
结果输出:
= a:2
& a:4200153
这里get_fun_ptr
正常输出,因为使用的是=
号捕获,但get_fun_ptr_ref
使用的是引用捕获,就会出现未定义的行为,因为捕获了一个临时变量,引用实际可以看成指针,在get_fun_ptr_ref
之后,get_fun_ptr_ref
中int a = 2;
的临时变量会释放(出栈),此时指针就不知道指的是什么东西了。
在有事件循环系统时,最典型的就是ui
程序,若lambda的触发是依据某个事件,如一个鼠标对按钮的点击,但lambda却引用捕获了一个局部变量,在创建时变量存在,但在触发点击时,变量很有可能已经销毁了,这时就会有未定义错误发生。
如下例子是SA的一个生成最近打开文件菜单项目的例子,作用就是把记录最近打开的文件路径生成一系列菜单项目,在第二个lambda表达式中,若用默认引用捕获,会把QAction* act
作为引用捕获,在此函数结束后,将变成悬空引用
std::for_each(m_recentOpenFiles.begin(),m_recentOpenFiles.end(),[&](const QString& strPath){
QAction* act = new QAction(strPath,this);
connect(act,&QAction::triggered,this,[this,act](bool on){
Q_UNUSED(on);
this->openFile(act->text());
});
ui->menuRecentOpenFile->addAction(act);
});
陷阱2:捕获this陷阱
后来在网上看到这篇文章Effective Modern C++ 条款31 对于lambda表达式,避免使用默认捕获模式
看来这是Modern C++的新坑,还好Effective系列把这些都点明了,文章除了上面说的捕获悬挂引用情况,还有一种情况会导致问题,就是lambda使用当前类外的变量时要异常小心其捕获的this
指针,如lambda使用了全局变量,或者lambda所在类以外生命周期比这个类长的变量
#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <memory>
#include <algorithm>
typedef std::function<void()> FP;
class Point
{
public:
Point(int x,int y):m_x(x),m_y(y)
{
}
void print()
{
s_print_history.push_back([=](){std::cout << "(X:" << m_x << ",Y:" << m_y <<")" << std::endl;});
std::cout << "(X:" << m_x << ",Y:" << m_y <<")" << std::endl;
}
static void print_history()
{
std::for_each(s_print_history.begin(),s_print_history.end(),[](FP p){
if(p)
p();
});
}
private:
int m_x;
int m_y;
typedef std::function<void(void)> FP;
static std::vector<FP> s_print_history;
};
std::vector<FP> Point::s_print_history = std::vector<FP>();
int main()
{
std::unique_ptr<Point> p;
p.reset(new Point(1,1));p->print();
p.reset(new Point(2,2));p->print();
p.reset(new Point(3,3));p->print();
Point::print_history();
return 0;
}
输出结果
(X:1,Y:1)
(X:2,Y:2)
(X:3,Y:3)
print history:
(X:3,Y:3)
(X:2,Y:2)
(X:3,Y:3)
这个历史输出明显不是正确的结果,这个历史已经是一个未定义的行为,别的编译器输出的结果和我这里编译的结果应该是不一样的,这里就是this的捕获陷阱
s_print_history.push_back([=](){std::cout << "(X:" << m_x << ",Y:" << m_y <<")" << std::endl;});
这句lambda通过默认值捕获,其实只是捕获了this指针,在lambda里使用m_x
,相当于this->m_x
。在this销毁后在调用这个lambda,这时候的this就不知指到哪里了。
由于lambda里有比创建这个lambda的this生命周期更长的变量,一般是引入这个类的其他类型变量或者是静态变量和全局变量,一旦涉及到这三种东西,不建议用lambda,但任性要用,需要做一个中转,上述打印代码应该改为:
void print()
{
int x = m_x;
int y = m_y;
s_print_history.push_back([x,y](){std::cout << "(X:" << x << ",Y:" << y <<")" << std::endl;});
std::cout << "(X:" << m_x << ",Y:" << m_y <<")" << std::endl;
}
这时,会把x,y通过传值捕获,lambda里没有保存this
指针信息,避免隐藏this
的影响。
具体建议大家看看这篇文章Effective Modern C++ 条款31 对于lambda表达式,避免使用默认捕获模式
总结
引用捕获陷阱:引用捕获
[&]
别使用局部变量this陷阱:
lambda
里避免有全局变量或静态变量或者比当前类生命周期更长的变量尽量避免使用复杂的
lambda
本文源码请见:
https://github.com/czyt1988/czyBlog/tree/master/tech/lambda_ref_trap