Перейти к содержанию

Последнее обновление：2026-10-12

C++ ref и reference_wrapper

Глубокое понимание std::cref, std::ref и std::reference_wrapper в C++

При программировании на C++ иногда нужно передавать ссылки без копирования или использовать константные объекты там, где требуется ссылка. Для решения этих задач стандартная библиотека C++ предоставляет три полезных инструмента: std::cref, std::ref и std::reference_wrapper. В этой статье подробно рассматриваются назначения этих инструментов, их различия и практическое применение.

Кроме того, мы знаем, что в языке Rust часто реализуется метод Unwrap — а как реализовать его в C++?

Тут стоит обратиться к коду Apache arrow, где есть такой фрагмент:

std::optional<std::reference_wrapper<const TransportStatusDetail>>
TransportStatusDetail::Unwrap(const Status& status) {
  std::shared_ptr<StatusDetail> detail = status.detail();
  if (!detail) return std::nullopt;
  if (detail->type_id() != kTypeId) return std::nullopt;
  return std::cref(arrow::internal::checked_cast<const TransportStatusDetail&>(*detail));
}

После этого мы можем таким вызовом извлечь фактический TransportStatusDetail из Status.

Status status(transportDetail);
auto result = Unwrap(status);

Ниже рассмотрим всё это с нескольких сторон, а в конце приведём весь код Demo.

1. std::cref: создание константной ссылки

std::cref — это шаблонная функция для создания ссылки на константный объект. Она возвращает объект std::reference_wrapper, который можно использовать там, где нужна ссылка. Это особенно полезно при передаче параметров в функцию: она позволяет передавать константный объект без копирования, сохраняя семантику ссылки.

Пример:

#include <iostream>
#include <functional>

void printValue(const int& value) {
    std::cout << "Value: " << value << std::endl;
}

int main() {
    int number = 42;
    auto crefNumber = std::cref(number);

    printValue(crefNumber);  // 使用常量引用传递参数

    return 0;
}

2. std::ref: создание изменяемой ссылки

В отличие от std::cref, std::ref — это шаблонная функция для создания ссылки на изменяемый объект. Она возвращает объект std::reference_wrapper, который можно использовать там, где нужна ссылка, с возможностью изменять объект, на который она ссылается.

Пример:

#include <iostream>
#include <functional>

void modifyValue(int& value) {
    value *= 2;
}

int main() {
    int number = 42;
    auto refNumber = std::ref(number);

    modifyValue(refNumber);  // 使用可修改的引用作为参数

    std::cout << "Modified Value: " << number << std::endl;

    return 0;
}

3. std::reference_wrapper: обёртка для ссылки

std::reference_wrapper — это шаблонный класс для обёртывания ссылок, позволяющий хранить их в контейнерах или передавать в виде ссылок. Он предоставляет синтаксис, похожий на ссылку, и совместим со стандартными контейнерами, поскольку контейнеры не могут напрямую хранить ссылки.

Пример:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

int main() {
    int number1 = 42;
    int number2 = 73;

    std::vector<std::reference_wrapper<int>> numbers = {std::ref(number1), std::ref(number2)};

    for (auto& num : numbers) {
        num.get() += 10;  // 修改原始对象的值
    }

    std::cout << "Number 1: " << number1 << std::endl;
    std::cout << "Number 2: " << number2 << std::endl;

    return 0;
}

В этом примере std::reference_wrapper позволяет обернуть ссылки в контейнер, а затем через метод get() обращаться к значениям исходных объектов и изменять их.

4.Unwrap Demo

Здесь приведён конкретный фрагмент кода; полный код см. в материалах 知识星球.

std::optional<std::reference_wrapper<const TransportStatusDetail>> Unwrap(const Status& status) {
    std::shared_ptr<StatusDetail> detail = status.detail();
    if (!detail) return std::nullopt;
    if (detail->type_id() != kTypeId) return std::nullopt;
    return std::cref(static_cast<const TransportStatusDetail&>(*detail));
}

int main() {
    // 创建 TransportStatusDetail 对象
    std::shared_ptr<StatusDetail> transportDetail = std::make_shared<TransportStatusDetail>();

    // 创建 Status 对象并传入 TransportStatusDetail 对象
    Status status(transportDetail);

    auto result = Unwrap(status);

    if (result) {
        const TransportStatusDetail& detail = result.value().get();
        // 使用 detail 进行操作
        std::cout << "TransportStatusDetail found." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "No valid TransportStatusDetail found." << std::endl;
    }

    return 0;
}

Приглашаю вместе обсуждать C++那些事; больше проектов и материалов — добро пожаловать в 知识星球.

Похожие темы

Комментарии