std::reference_wrapper的隐式T&constructor是否会<T>使其使用起来很危险?

Does implicit T& constructor of std::reference_wrapper<T> make it dangerous to use?

本文关键字:gt 危险 起来 lt 是否 wrapper reference std constructor      更新时间:2023-10-16

boost::reference_wrapper<T>显式 T&构造函数,而std::reference_wrapper<T>隐式构造函数。因此,在下面的代码中:

foo = bar;

如果fooboost::reference_wrapper,代码将无法编译(这很好,因为reference_wrapper具有与实际引用相同的语义)。

如果foostd::reference_wrapper,代码将"重新绑定"foobar的引用(而不是像人们可能错误地期望的那样赋值)。

这可能导致难以捉摸的bug…考虑下面的例子:

在版本1.0的某个假想库中:

void set_max(int& i, int a, int b) {
    i = (a > b) ? a : b;
}

在新版本(1.1)中,set_max被转换为模板以接受任何宽度的整数(或UDT),而无需更改接口:

template<typename T1, typename T2, typename T3>
void set_max(T1& i, T2 a, T3 b) {
    i = (a > b) ? a : b;
}

最后,在一些使用库的应用中:

// i is a std::reference_wrapper<int> passed to this template function or class
set_max(i, 7, 11);

在这个例子中,库在不改变调用接口的情况下改变了set_max的实现。这将无声地破坏任何传递std::reference_wrapper的代码,因为参数将不再转换为int&,而是"重新绑定"到悬空引用(ab)。

我的问题:为什么标准委员会选择允许隐式转换(从T&std::reference_wrapper<T>)而不是遵循boost并使T&构造函数显式?


编辑:(回应Jonathan Wakely提供的答案)…

最初的演示(在上面一节中)故意简洁地展示了一个细微的库更改是如何导致使用std::reference_wrapper给应用程序引入bug的。

下一个演示是为了响应Jonathan Wakely的观点,展示真实世界中合法使用reference_wrapper"通过接口传递引用"。

  • 来自开发商/供应商A

类似于std::bind,但假装它专门用于某些任务:

template<typename FuncType, typename ArgType>
struct MyDeferredFunctionCall
{
    MyDeferredFunctionCall(FuncType _f, ArgType _a) : f(_f), a(_a) {}
    template<typename T>
    void operator()(T t) { f(a, t); }
    FuncType f;
    ArgType a;
};
  • 来自开发商/供应商B

一个RunningMax函子类。在这个假想库的1.0和1.1版本之间,RunningMax的实现变得更加通用,而没有改变它的调用接口。对于本演示,旧的实现定义在名称空间lib_v1中,而新的实现定义在lib_v2中:

namespace lib_v1 {
    struct RunningMax {
        void operator()(int& curMax, int newVal) {
                if ( newVal > curMax ) { curMax = newVal; }
            }
    };
}
namespace lib_v2 {
    struct RunningMax {
        template<typename T1, typename T2>
        void operator()(T1& curMax, T2 newVal) {
                if ( newVal > curMax ) { curMax = newVal; }
            }
    };
}
  • 最后但并非最不重要的是,上述所有代码的最终用户:

某些开发人员使用来自供应商/开发人员A和B的代码来完成某些任务:

int main() {
    int _i = 7;
    auto i = std::ref(_i);
    auto f = lib_v2::RunningMax{};
    using MyDFC = MyDeferredFunctionCall<decltype(f), decltype(i)>;
    MyDFC dfc = MyDFC(f, i);
    dfc(11);
    std::cout << "i=[" << _i << "]" << std::endl; // should be 11
}


  • 最终用户按预期的方式使用std::reference_wrapper

  • 单独,所有代码都没有错误或逻辑缺陷,并且与供应商B库的原始版本完美配合。

  • boost::reference_wrapper将在升级库时编译失败,而std::reference_wrapper会无声地引入一个可能在回归测试中捕获也可能不会捕获的错误。

  • 跟踪这样的错误将是困难的,因为"重新绑定"不是valgrind等工具可以捕获的内存错误。此外,std::reference_wrapper误用的实际站点应该在Vendor B的库代码中,而不是最终用户的库代码中。

底线: boost::reference_wrapper通过显式声明其T&构造函数似乎更安全,并且可以防止引入诸如此类的错误。在std::reference_wrapper中删除显式构造函数限制的决定似乎是为了方便而牺牲了安全性,这在语言/库设计中应该很少发生。

这将无声地破坏任何传递给它std::reference_wrapper的代码,因为参数将不再转换为int&,而是"重新绑定"到悬空引用(a或b)。

所以不要那样做。

reference_wrapper用于通过接口传递引用,否则会产生按值复制,而不是用于将传递给任意代码。也

:

// i is a std::reference_wrapper<int> (perhaps b/c std::decay wasn't used)

decay不会改变任何东西,它不会影响引用包装器

隐式转换 (T& -> reference_wrapper<T>)允许std::reference_wrapper<T>而不允许 boost::reference_wrapper<T>的原因在Nate Kohl提供的DR-689链接中得到了充分的解释。总结:

2007年,c++ 0x/c++ 11 库工作组 (LWG)提议对标准20.8.3.1 [refwrap.const]部分进行更改#DR-689:

reference_wrapper的构造函数目前是显式的。这背后的主要动机是尊重的安全问题[DR-688]提案解决了这一问题。因此我们应该考虑放宽的要求由于隐式转换的请求保留重修的。

建议解析:从reference_wrapper的构造函数中移除explicit。

值得指出的是:

  • boost::reference_wrapper没有以这种方式放松,也没有针对它的建议,这在boost::reference_wrapperstd::reference_wrapper的语义之间造成了不一致。

  • 基于DR-689的措辞(特别是"请求不断出现"部分),似乎LWG只是简单地将此更改视为安全性和便利性之间的可接受权衡(与其boost对应物相比)。

  • 目前尚不清楚LWG是否预期到其他潜在风险(如本页提供的示例所展示的风险),因为DR-689中提到的唯一风险是绑定到右值(如前一条目DR-688所描述和解决的)。