std::ref用法以及和&引用区别
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了std::ref用法以及和&引用区别相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
1、std::ref
是什么?
-
关于c++中的std::ref,std::ref在c++11引入。本文通过讲解std::ref的常用方式,及剖析下std::ref内部实现,然后我们再进一步分析为什么使用std::ref。
-
ref
是个函数模板:
- 用来构建一个
reference_wrapper
对象并返回,该对象拥有传入的elem
变量的引用。如果参数本身是一个reference_wrapper
类型的对象,则创建该对象的一个副本,并返回。
- 用来构建一个
2、为什么要有std::ref
-
std::ref主要在函数式编程(如std::bind)时使用,bind是对参数直接拷贝,无法传入引用(即使你传入的实参是引用类型也不行),故引入std::ref()。使用std::ref可以在模板传参的时候传入引用。
-
std::ref能使用reference_wrapper包装好的引用对象代替原本会被识别的值类型,而reference_wrapper能隐式转换为被引用的值的引用类型。
代码如下:
#include <iostream>
#include <functional>
#include<vector>
using namespace std;
//std::ref主要是考虑函数式编程(如std::bind)在使用时,是对参数直接拷贝,而不是引用
void f(int& a, int& b, int& c)
cout << "in function a = " << a << " b = " << b << " c = " << c << endl;
cout << "in function a = " << &a << " b = " << &b << " c = " << &c << endl;
a += 1;
b += 10;
c += 100;
int main()
int n1 = 1, n2 = 10, n3 = 100;
int& r1 = n1;
int& r2 = n2;
function<void()> f1 = bind(f, r1, r2, ref(n3));
//前两个参数即便是引用类型,bind 传入的还是其值的拷贝,第三个参数传入 reference_wrapper 对象,该对象可隐式的转换为值的引用
f1();
cout << "out function a = " << n1 << " b = " << n2 << " c = " << n3 << endl;
cout << "out function a = " << &n1 << " b = " << &n2 << " c = " << &n3 << endl;
f1();
cout << "out function a = " << n1 << " b = " << n2 << " c = " << n3 << endl;
cout << "out function a = " << &n1 << " b = " << &n2 << " c = " << &n3 << endl;
return 0;
输出结果:
in function a = 1 b = 10 c = 100
in function a = 0000006B90EFF710 b = 0000006B90EFF708 c = 0000006B90EFF684
out function a = 1 b = 10 c = 200
out function a = 0000006B90EFF644 b = 0000006B90EFF664 c = 0000006B90EFF684
in function a = 2 b = 20 c = 200
in function a = 0000006B90EFF710 b = 0000006B90EFF708 c = 0000006B90EFF684
out function a = 1 b = 10 c = 300
out function a = 0000006B90EFF644 b = 0000006B90EFF664 c = 0000006B90EFF684
3、std::ref
和引用的区别
-
首先就是,上面的例子里,使用bind的时候,普通引用和std::ref引用有区别。
-
std::ref只是尝试模拟引用传递,并不能真正变成引用,在非模板情况下,std::ref根本没法实现引用传递,只有模板自动推导类型或类型隐式转换时,std::ref能用包装类型reference_wrapper来代替原本会被识别的值类型,而reference_wrapper能隐式转换为被引用的值的引用类型。
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目前我只遇到过类型转换时,ref和普通引用的区别,模板自动推导类型的情况还没遇到过。
4、std::ref
用法
int n1 = 0;
auto n2 = std::ref(n1);
n2++;
n1++;
std::cout << n1 << std::endl; // 2
std::cout << n2 << std::endl; // 2
-
可以看到 是把n1的引用传递给了n2,分别进行加法,可以看到n2是n1的引用,最终得到的值都是2。
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那么大家可能会想,我都已经有了’int& a = b’的这种引用赋值的语法了,为什么c++11又出现了一个std::ref,我们继续来看例子:
#include <iostream> #include <thread> void thread_func(int& n2) // error, >> int n2 n2++; int main() int n1 = 0; std::thread t1(thread_func, n1); t1.join(); std::cout << n1 << std::endl;
-
我们如果写成这样是编译不过的,除非是去掉引用符号,那么我如果非要传引用怎么办呢?
// snap ... int main() int n1 = 0; std::thread t1(thread_func, std::ref(n1)); t1.join(); std::cout << n1 << std::endl; // 1
-
-
这样可以看到引用传递成功,并且能够达到我们效果,我们再来看个例子:
#include <iostream>
#include <functional>
void func(int& n2)
n2++;
int main()
int n1 = 0;
auto bind_fn = std::bind(&func, std::ref(n1));
bind_fn();
std::cout << n1 << std::endl; // 1
-
这里我们也发现std::bind这样也是需要通过std::ref来实现bind引用。
-
那么我们其实可以看的出来,std::bind或者std::thread里是做了什么导致我们原来的通过&传递引用的方式失效,或者说std::ref是做了什么才能使得我们使用std::bind和std::thread能够传递引用。
-
那么我们展开std::ref看看他的真面目,大致内容如下:
-
template <class _Ty>
reference_wrapper<_Ty> ref(_Ty& _Val) noexcept
return reference_wrapper<_Ty>(_Val);
- 这里我们看到std::ref最终只是被包装成reference_wrapper返回,所以关键点还是std::reference_wrapper。
5、 为什么使用std::ref
- 我们看下为什么std::bind或者std::thread为什么要使用reference_wrapper,我们以std::bind为例子吧,我们大致去跟踪下std::bind,跟踪的目的是看传递bound参数(即我们传给bind函数的参数)的生命周期,以vs2019的实现为例:
template <class _Fx, class... _Types>
_NODISCARD _CONSTEXPR20 _Binder<_Unforced, _Fx, _Types...> bind(_Fx&& _Func, _Types&&... _Args)
return _Binder<_Unforced, _Fx, _Types...>(_STD forward<_Fx>(_Func), _STD forward<_Types>(_Args)...);
-
看到是构造了一个_Binder的对象返回,bound参数作为构造函数的参数传入。
using _Second = tuple<decay_t<_Types>...>; //std::decay_t会移除掉引用属性 _Compressed_pair<_First, _Second> _Mypair; constexpr explicit _Binder(_Fx&& _Func, _Types&&... _Args) : _Mypair(_One_then_variadic_args_t, _STD forward<_Fx>(_Func), _STD forward<_Types>(_Args)...)
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也可以看到构造函数中,参数传递给_Mypair成员。到这里结束。
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我们再看下调用时:
#define _CALL_BINDER \\
_Call_binder(_Invoker_ret<_Ret>, _Seq, _Mypair._Get_first(), _Mypair._Myval2, \\
_STD forward_as_tuple(_STD forward<_Unbound>(_Unbargs)...))
template <class... _Unbound>
_CONSTEXPR20 auto operator()(_Unbound&&... _Unbargs) noexcept(noexcept(_CALL_BINDER)) -> decltype(_CALL_BINDER)
return _CALL_BINDER;
- 看到调用时会用到_CALL_BINDER宏,这里调用_Call_binder函数,并把_Mypair传入,再接下来就会调用到我们的函数并传入bound的参数了。_
- _总结下就是std::bind首先将传入的参数存放起来,等到要调用bind的函数就将参数传入,而这里没有保存传入参数的引用,只能保存一份参数的拷贝,如果使用我们上边说的“int& a = b”语法,_Binder类中无法保存b的引用,自然调用时传入的就不是b的引用,所以借助reference_wrapper将传入参数的地址保存,使用是通过地址取出来值进而调用函数。
6、std::ref
总结
- 我来给总结下,首先我们讲解了
std::ref
的一些用法,然后我们讲解std::ref
是通过std::reference_wrapper实现,然后我们借助了cppreference上的实现来给大家剖析了他本质就是存放了对象的地址(类似指针的用法😁),还讲解了noexcept等语法,最后我们讲解了下std::bind为什么要使用到reference_wrapper。 - std::bind使用的是参数的拷贝而不是引用,当可调用对象期待入参为引用时,必须显示利用std::ref来进行引用绑定。
- 多线程std::thread的可调用对象期望入参为引用时,也必须显式通过std::ref来绑定引用进行传参。
以上是关于std::ref用法以及和&引用区别的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章