ios - 如何使用来自 ObjC 类的 std::function 回调在 C++ 中进行异步工作？

Question

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我有一个 C++ 库，可以执行包括网络在内的异步工作。它有一个特定于 Darwin 的后端，使用 Grand Central Dispatch 的 C API 将工作委托(delegate)给其他线程。现在我想通过一个薄薄的 ObjC++ 层从一个用 Swift 编写的新 iOS 应用程序中使用该库。

我在 OS X 10.10 上使用 Xcode 6.3.2。

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在这个最小的示例中，我重新创建了上述架构。问题在于，当操作通过 std::function 回调返回时，启动异步操作的 ObjC 类实例以某种方式“中断”。如果将 std::function 声明为 [&] 而不是 [=]，则仅会发生这种情况。我不能使用后者，因为“真正的”C++ 代码不支持它。

调用 ObjC++ 的 Swift 代码如下所示:

class MyViewController : UIViewController {
    var test = ObjectiveTest()

    override func viewDidAppear(animated: Bool) {
        test.testAsyncWork("some data", withHandler: { (result: Int32) -> Void in
            println("Work result: \(result)")
        })
    }
}

如果我注释掉该代码， View Controller 会显示并保持可见，因此它不应该终止 ObjectiveTest 实例。那就是 ObjC++ 胶层:

@interface ObjectiveTest () {
    __block Test *test;
    __block int _a;
}
@end

@implementation ObjectiveTest
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        test = new Test();
        _a = 42;
        if (!test)
            self = nil;
    }
    return self;
}

- (void)deinit
{
    delete test;
}

- (void)testAsyncWork:(NSString *)someData withHandler:(WorkBlock)handler
{
    _a++;
    NSLog(@"_a = %i", _a); // valid
    NSLog(@"handler = %@", handler); // valid
    test->testAsyncWork(someData.UTF8String, [&](int result) {
        _a++;
        NSLog(@"result = %i", result); // Expected: "result = 666" - valid
        NSLog(@"_a = %i", _a); // Expected: "_a = 44" - invalid
        NSLog(@"handler = %@", handler); // invalid, crashes here
    });
}
@end

最后，执行“工作”的 C++ 方法:

void Test::testAsyncWork(std::string someData, std::function<Handler> handler) {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        printf("Data received: %s, calling handler on other thread\n", someData.c_str());
        sleep(1); // This is hard work!

        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            printf("Hello, main thread here, calling back now!\n");
            handler(666); // into ObjectiveTest
        });
    });
}

观察

正如我所说，如果我将 [=] 用于 std::function，这不会中断。

ObjectiveTest 的 ivar _a 似乎在回调函数中有随机值，尽管它是用 __block 声明的。当试图访问(打印/调用)回调到 Swift 代码的 block handler 时程序崩溃。 Xcode 显示如下:

handler WorkBlock & error: summary string parsing error 0xbffa50cc
&handler    __block_literal_generic *   0x7c000000  0x0ae08500
__isa   void *  NULL    0x00000000
__flags int 0   0
__reserved  int 2080876705  2080876705
__FuncPtr   void (*)(int)   0x7c000000  0x7c000000
__descriptor    __block_descriptor *    0x7c085b10  0x7c085b10

由此，我得到的印象是 ObjectiveTest 实例在流程中的某处中断，但由于它保存在 MyViewController 中，我看不出这是怎么发生的。我是不是漏掉了什么？

Answer 1

[&] 通过引用捕获变量。捕获的引用，如果原始变量在任务完成之前过期，将悬空。

由于异步调用可能旨在异步完成¹，因此基本上可以保证悬挂引用。

进行异步调用时，您几乎总是希望按值捕获。您甚至可能想显式 列出您捕获的内容，以便了解您引入的依赖项。 (多线程代码在没有隐藏/隐式依赖的情况下已经足够困难了)

[&] 捕获的唯一有效用途是当您创建“访问者”类型的对象以传递给将使用 lambda 的函数，然后丢弃它及其所有副本时，在它返回之前。除此之外，您应该按值(value)捕获任何内容，或者非常仔细地选择您通过引用捕获的内容并证明涵盖了生命周期问题。

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¹ 可能需要 [&] 的异步方法的一个示例是“在 UI 泵线程上运行”异步调用，您希望其中有一个 worker线程暂停进程，直到结果从 UI 线程返回。在那里，您将 [&]，并在您离开当前范围之前阻塞返回的 std::future(或等价物)。