将const引用传递给临时/匿名lambda表达式作为std::thread构造函数的参数是安全的吗？

Question

接着这个问题: can-a-temperary-lambda-by-passed-by-reference?

我有一个固定的代码片段:

// global variable
std::thread worker_thread;

// Template function
template <typename Functor>
void start_work(const Functor &worker_fn)  // lambda passed by const ref
{
    worker_thread = std::thread([&](){
        worker_fn();
    });
}

这被称为“这样做”：

void do_work(int value)
{
    printf("Hello from worker\r\n");
}

int main()
{
    // This lambda is a temporary variable...
    start_work([](int value){ do_work(value) });
}

这似乎可以工作，但我担心传递一个临时 lambda 到线程构造函数中，因为线程将运行，但函数 start_work() 将返回且临时 lambda 将超出其作用域。

然而，我查看了定义如下的 std::thread 构造函数：

thread() noexcept; (1) (自 C++11 起)

thread( thread&& other ) noexcept; (2) (自 C++11 起)

template< class Function, class... Args > explicit thread( Function&& f, Args&&... args ); (3) (自 C++11 起)

thread(const thread&) = delete; (4) (自 C++11 起)

所以我认为会调用构造函数 3：

template< class Function, class... Args >
explicit thread( Function&& f, Args&&... args );

我很困难地理解这里写的内容，但看起来好像是试图移动lambda&&，我认为对于临时变量来说这是可以的。

那么我在我的代码片段中所做的是危险的（即参考超出作用域），还是正确的（即临时移动，一切顺利）？或者两者都不是？

另一个选择就是传递我的值（复制一份），在这种情况下也不算太糟糕。

- code_fodder

---

如承诺一样更新了。完整答案超出了我的薪资等级。 - Bathsheba

您有一个悬空引用。 - Passer By

这个问题询问是否可以将 const & 传递给 std::thread 中的临时对象，是可以的。但这不是你正在做的事情。问题在于你正在通过引用捕获一个临时对象到 lambda 表达式中，这不是同一件事情，也不适用于这种情况。 - François Andrieux

简单来说，Lambda 函数可能会被正确地移动，但它所捕获的东西不会。作为一个骗子，我认为 Lambda 不过是比较花哨的函数对象。 - Bathsheba

在这个例子中，您不需要使用任何lambda表达式。start_work(do_work);和worker_thread = std::thread(worker_fn);执行相同的操作（两者都缺少do_work调用的value参数）。 - Caleth

Answer 1

临时变量确实被移动了，但它是作为参数传递给std::thread的“内部”临时变量。

该临时变量持有对作为参数传递给start_work的“外部”临时变量的引用，其生命周期在start_work返回后结束。

因此，你的“内部”lambda对象持有对可能在执行期间存在或不存在的对象的引用，这非常不安全。

- molbdnilo

---

啊，好的...所以从“理论上”讲，我可以将内部捕获更改为[=]以通过复制进行捕获，这应该是安全的（只会有一份副本，但比两份要好）？ - code_fodder

只要您确保所捕获的对象也没有捕获可能会悬空的引用，就可以了。 - molbdnilo

Answer 2

一个 lambda 是 C++ 中的匿名结构体。如果我们要将该片段转换为没有 lambda 的等效代码，它将变成：

template <typename Functor>
void start_work(const Functor &worker_fn)
{
    struct lambda {
        const Functor& worker_fn;
        auto operator()() const { worker_fn(); }
    };
    worker_thread = std::thread(lambda{worker_fn});
}

lambda有一个非基于栈的const引用作为成员，无论lambda对象本身是否被复制，一旦start_work返回，该引用将会失效。

- Passer By

---

这是因为我正在通过引用捕获（例如[&]），而我可以改为通过复制进行捕获[=]吗？ - code_fodder

@code_fodder 是的。如果是按值捕获，那么它将是 Functor worker_fn;。 - Passer By