Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

if (std::all_of(begin(container), end(container),

[&](const auto&value) // C++14

{ return value % divisor == 0; }))

Одним из способов решения нашей проблемы с локальной переменной divisorможет быть применение режима захвата по умолчанию по значению, т.e. мы можем добавить лямбда-выражение к filtersследующим образом:

filters.emplace_back( // Теперь

[=](int value) // divisor

{ return value % divisor == 0; } // не может

); // зависнуть

Для данного примера этого достаточно, но в общем случае захват по умолчанию по значению не является лекарством от висящих ссылок, как вам могло бы показаться. Проблема в том, что если вы захватите указатель по значению, то скопируете его в замыкания, возникающие из лямбда-выражения, но не сможете предотвратить освобождение объекта, на который он указывает (и соответственно, повисания), внешним кодом.

“Этого не может случиться! — возразите вы. — После прочтения главы 4 я работаю только с интеллектуальными указателями. Обычные указатели используют только несчастные программисты на С++98”. Это может быть правдой, но это не имеет значения, потому что на самом деле вы используете обычные указатели, а они могут быть удалены. Да, в современном стиле программирования на С++ в исходном коде это незаметно, но это так.

Предположим, что одна из задач, которые могут решать Widget, — добавление элементов в контейнер фильтров:

class Widget {

public:

… // Конструкторы и т.п.

void addFilter() const; // Добавление элемента в filters

private:

int divisor; // Используется в фильтре

};

Widget::addFilterможет быть определен следующим образом:

void Widget::addFilter() const {

filters.emplace_back(

[=](int value) { return value % divisor == 0; }

);

}

Для блаженно непосвященных код выглядит безопасным. Лямбда-выражение зависит от divisor, но режим захвата по умолчанию по значению гарантирует, что divisorкопируется в любое замыкание, получающееся из лямбда-выражения, так ведь? Нет. Совершенно не так. Ужасно не так! Смертельно не так!

Захваты применяются только к нестатическим локальным переменным (включая параметры), видимым в области видимости, в которой создано лямбда-выражение. В теле Widget::addFilterпеременная divisorне является локальной переменной, это — член-данные класса Widget. Она не может быть захвачена. Если отменить режим захвата по умолчанию, код компилироваться не будет:

void Widget::addFilter() const {

filters.emplace_back( // Ошибка! divisor недоступна!

[](int value) { return value % divisor == 0; }

);

}

Кроме того, если сделана попытка явного захвата divisor(по значению или по ссылке — значения не имеет), захват не компилируется, поскольку divisorне является локальной переменной или параметром:

void Widget::addFilter() const {

filters.emplace_back( // Ошибка! Нет захватываемой

[divisor](int value) // локальной переменной divisor!

{ return value % divisor == 0; }

);

}

Если захват по умолчанию по значению не захватывает divisor, а без захвата по умолчанию по значению код не компилируется, то что же происходит?

Объявление связано с неявным использованием обычного указателя: this. Каждая нестатическая функция-член получает указатель this, и вы используете этот указатель всякий раз при упоминании члена-данных этого класса. В любой функции-члене Widget, например, компиляторы внутренне заменяют каждое использование divisorна this->divisor. В версии Widget::addFilterс захватом по умолчанию по значению

void Widget::addFilter() const {

filters.emplace_back(

[=](int value) { return value % divisor == 0; }

);

}

this->divisorзахватывается указатель thisобъекта Widget, а не divisor. Компиляторы рассматривают этот код так, как будто он написан следующим образом:

void Widget::addFilter() const {

auto currentObjectPtr = this;

filters.emplace_back(

[currentObjectPtr](int value)

{ return value % curentObjectPtr->divisor == 0;}

);

}

Понимание этого равносильно пониманию того, что жизнеспособность замыканий, вытекающих из этого лямбда-выражения, связана со временем жизни объекта Widget, копии указателя thisкоторого в них содержатся. В частности, рассмотрим код, который в соответствии с главой 4 использует только интеллектуальные указатели:

using FilterContainer = // Как и ранее

std::vector>;

FilterContainer filters; // Как и ранее

void doSomeWork() {

auto pw = // Создание Widget;

std::make_unique(); // std::make_unique см. в

// разделе 4.4

pw->addFilter(); // Добавление фильтра

// с Widget::divisor

} // Уничтожение Widget; filters хранит висячий указатель!

Когда выполняется вызов doSomeWork, создается фильтр, зависящий от объекта Widget, созданного std::make_unique, т.e. фильтр, который содержит копию указателя на этот Widget, — указатель thisобъекта Widget. Этот фильтр добавляется в filters, но по завершении работы doSomeWorkобъект Widgetуничтожается, так как std::unique_ptrуправляет его временем жизни (см. раздел 4.1). С этого момента filtersсодержит элемент с висячим указателем.

Эта конкретная проблема может быть решена путем создания локальной копии члена-данных, который вы хотите захватить, и захвата этой копии:

void Widget::addFilter() const {

auto divisorCopy = divisor; // Копирование

filters.emplace_back( // члена-данных

[divisorCopy](int value) // Захват копии

{ return value % divisorCopy== 0; } // Ее использование

);

);

Чтобы быть честным, скажу, что при таком подходе захват по умолчанию по значению также будет работать:

void Widget::addFilter() const {

auto divisorCopy = divisor; // Копирование

filters.emplace_back( // члена-данных

[=](int value) // Захват копии

{ return value % divisorCopy== 0; } // Ее использование

);

}

но зачем искушать судьбу? Режим захвата по умолчанию делает возможным случайный захват this, когда вы думаете, в первую очередь, о захвате divisor.

В С++14 имеется лучший способ захвата члена-данных, заключающийся в использовании обобщенного захвата лямбда-выражения (см. раздел 6.2):

void Widget::addFilter() const {

filters.emplace_back( // С++14:

[divisor = divisor](int value) // Копирование divisor

// в замыкание

{ return value % divisor== 0; } // Использование копии

);

}

Однако такого понятия, как режим захвата по умолчанию для обобщенного захвата лямбда-выражения, не существует, так что даже в С++14 остается актуальным совет данного раздела — избегать режимов захвата по умолчанию.