在C++中是否有标准的类可以在作用域结束时将变量设置为特定值？

Question

在成员函数的范围内，我想临时将一个成员变量设置为特定值。

然后，当此函数返回时，我希望将该成员变量重置为已知值。

为了防止异常和多次返回，并且我用一个简单的类似RAII的类来完成。它在成员函数的范围内定义。

void MyClass::MyMemberFunction() {
    struct SetBackToFalse {
        SetBackToFalse(bool* p): m_p(p) {}
        ~SetBackToFalse() {*m_p=false;}
    private:
        bool* m_p;
    };

    m_theVariableToChange = true;
    SetBackToFalse resetFalse( &m_theVariableToChange ); // Will reset the variable to false.

    // Function body that may throw.
}

这似乎是一种非常普通的情况，我在想C++标准库是否有任何类模板可以实现此功能？

- Didier Trosset

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还有一个名为Boost.ScopeExit的工具。 - Baum mit Augen

@BaummitAugen：ScopeGuards的概念实际上是由Petru Marginean发明的，而不是Andrei Alexandresu。找不到权威参考资料，所以我只能相信Herb Sutter的说法。 - IInspectable

@IInspectable 我不知道是谁发明了它，这只是我所知道的唯一实现。但感谢提供链接。此外，从标准提案中可以看到：“这个提案包含了Andrej Alexandrescu很久以前描述的作用域保护（scope guard）并在C++ Now 2012年再次解释。”如果我没记错的话，这就是我上面提到的演讲。 - Baum mit Augen

如果该对象被多个线程访问，这种结构将是致命的。 - Pete Becker

和“var = false;”一样致命的是@PeteBecker… - M.M

Answer 1

目前还没有（但已有相关提议）。不过，实现通用的翻译很简单；

struct scope_exit {
  std::function<void()> f_;
  explicit scope_exit(std::function<void()> f) noexcept : f_(std::move(f)) {}
  ~scope_exit() { if (f_) f_(); }
};
// ...
m_theVariableToChange = true;
scope_exit resetFalse([&m_theVariableToChange]() { m_theVariableToChange = false; });

为了简单起见，我删除了复制和移动构造函数等...。将它们标记为= delete将使上述解决方案最小化。此外，如果需要，可以允许移动，但应禁止复制。

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一个更完整的scope_exit看起来像这样（在线演示在这里）;

template <typename F>
struct scope_exit {
  F f_;
  bool run_;
  explicit scope_exit(F f) noexcept : f_(std::move(f)), run_(true) {}
  scope_exit(scope_exit&& rhs) noexcept : f_((rhs.run_ = false, std::move(rhs.f_))), run_(true) {}
  ~scope_exit()
  {
    if (run_)
      f_(); // RAII semantics apply, expected not to throw
  }

  // "in place" construction expected, no default ctor provided either
  // also unclear what should be done with the old functor, should it
  // be called since it is no longer needed, or not since *this is not
  // going out of scope just yet...
  scope_exit& operator=(scope_exit&& rhs) = delete;
  // to be explicit...
  scope_exit(scope_exit const&) = delete;
  scope_exit& operator=(scope_exit const&) = delete;
};

template <typename F>
scope_exit<F> make_scope_exit(F&& f) noexcept
{
  return scope_exit<F>{ std::forward<F>(f) };
}

实现的注释;

• std::function<void()>可以用于擦除函数对象的类型。根据所持有函数的异常特定，std::function<void()>提供了移动构造函数的异常保证。此实现的示例可在这里找到。
• 这些异常规范与C++提案和GSL实现一致。
• 我已省略了大部分noexcept的动机，更多详细信息可在C++提案中找到。
• "通常"析构函数的RAII语义适用；它不会throw，这也与C++11规范中默认异常规范的说明相符。请参见cppreference、SO Q&A、GotW#47和HIC++。

可以找到其他的实现方式；

• C++提案提到了它以及目前的修订版本
• Boost.ScopeExit
• Microsoft GSL 实现

- Niall

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我会尽快添加更多的注释和异常规范。 - Niall

Peter Sommerlad所写的论文有新版本：P0052r1。 - Kerrek SB

@KerrekSB。我很高兴这个提议没有被搁置。 - Niall

Answer 2

您可以使用 shared_ptr 来实现这个功能：

m_theVariableToChange = true;
std::shared_ptr<void> resetFalse(nullptr, [&](void*){ m_theVariableToChange = false; });

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如果有关于将void用作模板参数T的疑虑，我在C++标准中找到了以下内容：

20.8.2.2§2：

...... shared_ptr的模板参数T可以是不完整的类型。

这表明T仅用作指针，因此使用void应该没问题。

- alain

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我没有点踩，但是当第一个构造函数参数为空时，删除者不一定会执行。 - Viktor Sehr

是的，那可能是一个原因，谢谢@Viktor。不过我测试了一下，好像可以工作。另一个原因可能是使用void，我猜这是否合法我不确定。 - alain

谢谢，现在我学到了一个新的原因，为什么using namespace std不好;-) - alain

谢谢你的信息，@Niall。但是将其复制到具有相同作用域的另一个shared_ptr中应该是可以的。（我猜这可能是无意中复制它的最常见情况。） - alain

@Niall，它能够正常工作并不是意外，这是shared_ptr的一个特性。相关的构造函数非常明确地说明了它拥有指针。 - Jonathan Wakely

Answer 3

这个没有标准版本。

CppGoreGuidelines支持库(GSL)有一个通用版本，称为finally，但该库尚未达到生产质量。这绝对是推荐做法。

E.19：使用final_action对象来表达清理操作，如果没有合适的资源处理程序可用

原因

finally比try/catch更简洁，更难出错。

示例

void f(int n)
{
    void* p = malloc(1, n);
    auto _ = finally([p] { free(p); });
    // ...
}

注意

finally不像try/catch那样混乱，但仍然是临时的。 请优先使用适当的资源管理对象。

- Galik

Answer 4

类似的问题: 最简单整洁的C++11 ScopeGuard

在那个帖子中描述了一个调用任意函数的类似保护方法。为了解决您的问题，请调用一个重置变量的lambda表达式。

例如，对于您的代码，这个答案中的解决方案将是:

scope_guard guard1 = [&]{ m_theVariableToChange = false; };

那个帖子上的另一个答案指出，类似的概念已被提议用于C++17标准化; 还有一个C++03解决方案。

- M.M