move-onlyなlambda式のTaskQueueを作る
目次
モチベ #
move-onlyなTaskをqueueに格納したい。 std::queue<std::function<void(void)>> で良ければ話は早いが、これではmove-onlyなファンクターをqueueに格納できない1。
std::function の代わりに move-onlyな関数を扱えるstd::functionのようなものを実装する で作った komori::unique_function を使って実現することもできる。しかし、queueに積むという目的を達するだけならもっと簡単にできる方法があるのでそれを紹介する。
方法 #
仮想 operator() を持つ抽象クラスを作り、いい感じのtemplate classで継承させる。
言葉で説明するのが難しいので、とりあえずコードを示す。
#pragma once
// task.hpp
#include <functional>
#include <utility>
#include <memory>
namespace komori {
class TaskBase {
public:
virtual void operator()(void) = 0;
};
template <typename Func>
class Task : public TaskBase {
public:
static_assert(!std::is_reference<Func>::value,
"Func must not be a reference type");
Task(Func&& fn)
: fn_(std::forward<Func>(fn)) {}
virtual void operator()(void) override {
fn_();
}
private:
Func fn_;
};
template <typename Func>
std::unique_ptr<TaskBase> createTask(Func&& func) {
return std::unique_ptr<TaskBase>(
new Task<Func>(std::forward<Func>(func))
);
}
} // namespace komori
与えられたlambda式を TaskBase クラスを継承した Task<(#lambda)> クラスに包むのがポイントである。
createTask関数を作成しているのは、template classはtemplate typeを自動推論できないためである。lambda式を表す無名クラスをtemplate parameterとして直接指定するのは難しいため、createTask関数を経由して LambdaTask<(#lambda)> のインスタンスを生成している。
lambda式の代わりにstd::functionや関数オブジェクト等を使いたい場合もこのクラスを流用できる2。
このクラスを用いると、以下のようにTaskQueueを実現できる。
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <queue>
#include <future>
#include "task.hpp"
int main(int argc, char* argv[]) {
using TaskPtr = std::unique_ptr<komori::TaskBase>;
std::queue<TaskPtr> task_queue; // TaskQueue
std::promise<int> promise;
auto future = promise.get_future();
{ /* push task */
auto task = komori::createTask(
[promise=std::move(promise)](void) mutable {
std::cout << "set value" << std::endl;
promise.set_value(334);
}
);
std::cout << "push task" << std::endl;
task_queue.push(std::move(task));
}
{ /* pop and invoke task */
auto task = std::move(task_queue.front());
task_queue.pop();
std::cout << "task invoke" << std::endl;
(*task)();
}
std::cout << "future: " << future.get() << std::endl;
return EXIT_SUCCESS;
}
16-24行目付近でmove-onlyなタスクををqueueに積んでいる。ここで積むタスクは std::promise をキャプチャしているため、copy-assignableではない。
上記のサンプルコードでは、queueにタスクを1つだけ積み、すぐに取り出して実行をしている。実行結果は以下のようになる。
$ g++ src/main.cpp -lpthread
$ ./a.out
push task
task invoke
set value
future: 334
queueにpromiseへの値のセットするタスクを入れて、queueから取り出して正しく実行することができている。
（2021/02/15追記） https://github.com/komori-n/unique-function にて公開。
std::functionにmove-onlyファンクターを格納できない件については、以下を参照。move-onlyな関数を扱えるstd::functionのようなものを実装する·2037 文字技術解説 C++一度きりしか呼べないファンクターを管理したい·758 文字技術解説 C++ SFINAEFuncが
operator()(void)を実装していればlambda、std::function、関数オブジェクト等の違いを意識することなく使用できる ↩︎
