为啥 lambda auto& 参数选择 const 重载？

Posted 2023-04-18

【中文标题】为啥 lambda auto& 参数选择 const 重载？

【英文标题】：Why does lambda auto& parameter choose const overload?为什么 lambda auto& 参数选择 const 重载？

【发布时间】：2019-07-23 15:49:24

【问题描述】：

我正在尝试实现一个包装任意类型和互斥锁的类。要访问包装的数据，需要传递一个函数对象作为locked 方法的参数。包装类然后将包装的数据作为参数传递给这个函数对象。

我希望我的包装类可以使用 const 和非 const，所以我尝试了以下方法

#include <mutex>
#include <string>

template<typename T, typename Mutex = std::mutex>
class   Mutexed

private:
    T m_data;
    mutable Mutex m_mutex;

public:
    using type = T;
    using mutex_type = Mutex;

public:
    explicit Mutexed() = default;

    template<typename... Args>
    explicit Mutexed(Args&&... args)
        : m_datastd::forward<Args>(args)...
    

    template<typename F>
    auto locked(F&& f) -> decltype(std::forward<F>(f)(m_data)) 
        std::lock_guard<Mutex> lock(m_mutex);
        return std::forward<F>(f)(m_data);
    

    template<typename F>
    auto locked(F&& f) const -> decltype(std::forward<F>(f)(m_data)) 
        std::lock_guard<Mutex> lock(m_mutex);
        return std::forward<F>(f)(m_data);
    
;

int main()

    Mutexed<std::string> str"Foo";

    str.locked([](auto &s)  /* this doesn't compile */
        s = "Bar";
    );

    str.locked([](std::string& s)  /* this compiles fine */
        s = "Baz";
    );
    return 0;

使用通用 lambda 的第一个 locked 调用无法编译并出现以下错误

/home/foo/tests/lamdba_auto_const/lambda_auto_const/main.cpp: In instantiation of ‘main()::<lambda(auto:1&)> [with auto:1 = const std::__cxx11::basic_string<char>]’:
/home/foo/tests/lamdba_auto_const/lambda_auto_const/main.cpp:30:60:   required by substitution of ‘template<class F> decltype (forward<F>(f)(((const Mutexed<T, Mutex>*)this)->Mutexed<T, Mutex>::m_data)) Mutexed<T, Mutex>::locked(F&&) const [with F = main()::<lambda(auto:1&)>]’
/home/foo/tests/lamdba_auto_const/lambda_auto_const/main.cpp:42:6:   required from here
/home/foo/tests/lamdba_auto_const/lambda_auto_const/main.cpp:41:11: error: passing ‘const std::__cxx11::basic_string<char>’ as ‘this’ argument discards qualifiers [-fpermissive]
         s = "Bar";
           ^
In file included from /usr/include/c++/5/string:52:0,
                 from /usr/include/c++/5/stdexcept:39,
                 from /usr/include/c++/5/array:38,
                 from /usr/include/c++/5/tuple:39,
                 from /usr/include/c++/5/mutex:38,
                 from /home/foo/tests/lamdba_auto_const/lambda_auto_const/main.cpp:1:
/usr/include/c++/5/bits/basic_string.h:558:7: note:   in call to ‘std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>& std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::operator=(const _CharT*) [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Alloc = std::allocator<char>]’
       operator=(const _CharT* __s)
       ^

但是使用std::string& 参数的第二次调用很好。

这是为什么呢？有没有办法让它在使用通用 lambda 时按预期工作？

【问题讨论】：

@YSC lambda，通用或其他，是一个类，而不是类模板。 F 很高兴地解决了那个类。类具有成员模板的事实在这一点上是无关紧要的。

【参考方案1】：

这从根本上是 SFINAE 不友好的可调用对象所发生的问题。如需更多参考，请查看P0826。

问题是，当你调用这个时：

 str.locked([](auto &s)  s = "Bar"; );

我们有 两个 locked 的重载，我们必须同时尝试。非const 重载工作正常。但是const 一个——即使它不会被重载决议选择——仍然必须被实例化（它是一个通用的 lambda，所以要弄清楚decltype(std::forward<F>(f)(m_data)) 可能是什么，你必须实例化它）和那个实例化在 lambda 体内失败。正文在直接上下文之外，所以这不是替换失败——这是一个硬错误。

当你调用它时：

str.locked([](std::string& s)  s = "Bar"; );

在重载解决的整个过程中，我们根本不需要查看正文——我们可以在调用站点简单地拒绝（因为您不能将const string 传递给string&）。

今天的语言中并没有真正解决这个问题 - 您基本上必须在您的 lambda 上添加约束，以确保实例化失败发生在替换的直接上下文中，而不是在主体中。比如：

str.locked([](auto &s) -> void 
    s = "Bar";
);

请注意，我们不需要使这个 SFINAE 友好 - 我们只需要确保我们可以在不实例化主体的情况下确定返回类型。

---

更彻底的语言解决方案是允许“推导this”（有关此特定问题的论文，请参阅the section）。但这不会出现在 C++20 中。

【讨论】：

这很可惜。 +1，因为这让我真的摸不着头脑。我不知道它为什么调用 const 版本，正如你指出的那样，它确实不是，它只需要检查，检查会导致硬错误。

感谢您的解释。你能详细说明一下“身体在直接上下文之外”吗？ （我不清楚具体的上下文是什么）

感谢您的解释和解决方法。它可以工作，但由于它比编写类型更冗长，我将这样做而不是在这种情况下使用 auto。我也去看看论文。

如果你将参数作为auto&& 参数，它会起作用吗（虽然你可以传递你并不想允许的右值）？

@Unda 是的，如果你想像 locked(str, []...) 那样称呼它。只是改变语法。