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c++ - 提供给 std::generate 的仿函数可以是有状态的吗？

coder 2024-02-14 原文

最近我读到，如果传递的仿函数是有状态的(有内部副作用)，一些 STL 算法会有未定义的行为。我已经将 std::generate 函数与一个类似于(不太重要)的仿函数一起使用:

class Gen
{
public:
    explicit Gen(int start = 0)
        : next(start)
    {
    }

    int operator() ()
    {
        return next++;
    }

private:
    int next;
};

与 std::generate 一起使用是否安全？生成值的顺序是否有保证？

编辑:此处提出声明 Stateful functors & STL : Undefined behaviour

最佳答案

简介

使用带有诸如 std::generate 之类的函数的有状态仿函数没有问题，但是必须小心不要遇到底层实现制作拷贝会改变语义的问题一个与开发人员的想法不同的程序。

25.1p10 Algorithms library - General [algorithms.general]

[ Note: Unless otherwise specified, algorithms that take function objects as arguments are permitted to copy those function obejcts freely. Programmers for whom object identity is imoprtant should consider using a wrapper class that points to a noncopied implementation object such as reference_wrapper, or some equivalent solution. -- end note ]

分配/评估顺序

标准明确指出 last - first (N) 生成器的赋值和调用将被执行，但它没有说明以什么顺序。可以在以下问答中阅读更多内容:

有状态仿函数 + std::generate , 不安全？

通常不会，但有一些注意事项。

在 std::generate 中，标准保证将为给定范围内的每个元素调用仿函数类型的相同实例，但正如 std 的声明所暗示的那样::generate 我们可能会遇到这样的问题:我们忘记传递的 functor 在内部 函数调用将是 copy一个作为参数通过。

请看下面的代码片段，我们在其中声明了一个仿函数以生成“唯一”ID:

#include <iostream>
#include <algorithm>

template<class id_type>
struct id_generator {
  id_type operator() () {
    return ++idx;
  }

  id_type next_id () const {
    return idx + 1;
  }

  id_type idx {};
};


int main () {
  id_generator<int> gen;

  std::vector<int>  vec1 (5);
  std::vector<int>  vec2 (5);

  std::generate (vec1.begin (), vec1.end (), gen);
  std::generate (vec2.begin (), vec2.end (), gen);

  std::cout << gen.next_id () << std::endl; // will print '1'
}

运行上面的代码后我们可能会得到 gen.next_id ()产量 11 ，因为我们已经用它为 vec1 生成 5 个 ID ，以及 vec2 的 5 个 ID .

情况并非如此，因为调用 std::generate 我们的 id_generator 实例将被复制，它是 复制 将在函数内部使用。

解决方案是什么？

这个问题有几种解决方案，当您将仿函数 传递给与std 相关的某些算法 函数时，所有这些都可以防止复制: :生成。


备选 #1

推荐的解决方案是将您的仿函数 包装在 std::reference_wrapper 中使用 std::ref 来自 <functional> .这将有效地复制 reference_wrapper，但引用的 generate_id 实例将保持不变。

std::generate (vec1.begin (), vec1.end (), std::ref (gen));
std::generate (vec2.begin (), vec2.end (), std::ref (gen));

std::cout << gen.next_id () << std::endl; // will print '11'

备选 #2

当然，你也可以通过写一些像下面这样令人困惑的东西来让你的手指更强壮:

std::generate<decltype(vec1.begin()), id_generator<int>&>(vec1.begin(), vec1.end(), gen);

关于c++ - 提供给 std::generate 的仿函数可以是有状态的吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/24117997/

ampgeneratecodestrongc++

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