使用`std::future`的右值引用作为参数是否合法？

Question

使用 std::future 的右值引用作为参数是否合法？由于 std::future::get() 未标记为 const，是否存在潜在问题需要注意？

如果我有遗漏，请告诉我。

这是完整的代码片段：

#include <future>
#include <vector>
#include <iostream>

//int factorial(std::future<int> fut) //works, because there is a move constructor
int factorial(std::future<int>&& fut)
{
    int res = 1;
    int num = fut.get();

    for(int i=num; i>1; i--)
    {
        res *= i;
    }

    return res;
}

int main()
{
    std::promise<int> prs;
    std::future<int> fut_num{prs.get_future()};
    std::vector<std::future<int>> vec;

    vec.push_back(std::async(std::launch::async, factorial, std::move(fut_num)));
    

    prs.set_value(5);

    for(auto& fut: vec)
    {
        std::cout << fut.get() << std::endl;
    }
}

我知道如果传递左值引用，事情会变得容易得多。但是我仍然关注函数何时使用std :: future的右值引用作为参数。

更新：

通常，右值引用绑定到临时对象。而且非const方法可以由被右引用指向的对象调用吗？我担心这是不合法的，因为非const方法可能会修改临时对象。

- John

Answer 1

是的，这是合法的，但我认为在factorial中按值接受会更容易。

这是安全的，因为与std :: thread一样，您实际上并没有将引用传回main :: fut_num。因此，main可以退出，而没有悬挂引用。

相反，std :: async（std :: thread）从std :: move（fut_num）（有效地存储在新线程的范围内的某个安全位置）move-constructs其自己的std :: future tmp 变量。之后，它调用factorial（std :: move（tmp）。

正如我所说，我并不认为这有多大价值，它只节省了一个额外的移动操作，并且您证明代码并不更易读。任何移动操作都将远远不及启动线程（甚至从线程池获取作业）的开销。

请注意，传递lvalue时使用std :: ref是危险的，或者它会复制构造可能是浪费的tmp。

- Quimby

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"std::async(std::thread) 会通过 std::move(fut_num) 进行移动构造，生成自己的 std::future tmp 变量（安全地存储在新线程的作用域内）。这不应该通过完美转发来实现吗？" - John

你实际上没有将一个引用传回到main::fut_num。因此，如果main退出，就不会有悬空引用了。抱歉，我没听懂。您能用简单的话解释一下吗？ - John

@John 当然，有完美转发 :) 我是在谈论你的特定情况... 传递给 std::async（或者说 std::thread）的任何参数都会被完美转发到一些局部变量中，这些变量属于新线程。因此对于 factorial(int&& ref)，该参数指向此局部存储而不是 main::fut_num 变量，即使您像 int x=5; std::async(factorial, x) 这样调用它。因此，如果 x 超出范围，异步调用也不受影响。请参见例如 https://dev59.com/_lsX5IYBdhLWcg3wPdQ7#34078246 - Quimby

如果我理解正确，1。为什么“即使x超出作用域，async调用也不受影响”是因为x是按值传递的。如果它被传递为std::ref(x)，“如果x超出作用域，async调用将出错。我对吗？ 2，这个代码片段是合法的（注释指示修改）。我对吗？ - John

1. 是的，x 被完美转发到 x_temp，并且使用 x_temp 调用了阶乘函数，而不是 x。因此，如果 factorial 接受一个引用，那么它将是对安全的 x_temp 的引用，该引用始终会在线程之外存在，而 x 可能会超出其作用域。是的，确切地说，std::ref 是危险的，因为阶乘函数将接收到对 x 的引用。
2. 是的，如果你使用了 std::ref，那么你可能会遇到未定义行为，很可能会导致段错误。

- Quimby