为何无法返回std::lock_guard？如何实现无shared_ptr的替代方案？

问题核心分析 #

你写出的lock1()函数在部分编译器（如programiz）能运行，但在VS2017的C17环境下编译失败，提示“attempting to reference a deleted function”，本质原因是std::lock_guard的设计特性和**编译器对C17标准的支持差异**：

• std::lock_guard是轻量级锁包装器，它的拷贝构造函数和移动构造函数均被显式删除——这是为了避免锁的所有权被意外转移，保证锁的生命周期严格绑定到当前对象。
• C17标准引入了保证复制消除（Guaranteed Copy Elision），当函数返回临时对象时（如return std::lock_guard<std::mutex>{m};），编译器可以直接在目标变量的内存位置构造对象，无需调用拷贝/移动构造函数。但VS2017对C17的这一特性支持不完整，仍会尝试调用拷贝构造函数，而lock_guard的拷贝构造已被删除，因此编译报错。其他编译器（如GCC/Clang）对该特性的支持更完善，所以能正常运行。

你无法用std::move解决这个问题，因为std::lock_guard根本没有移动构造函数——它的设计就是禁止所有权转移。

线程安全包装器的优化方案 #

你的ThreadSafePtr中被注释的Lock lock()版本编译失败，原因和上面一致：Lock类包含std::lock_guard成员，导致Lock的拷贝/移动构造函数被默认删除，VS2017无法通过复制消除完成返回操作。以下是两种无需std::shared_ptr的解决方案：

方案1：替换std::lock_guard为std::unique_lock #

std::unique_lock是更灵活的锁包装器，支持移动构造（但仍禁止拷贝）。修改Lock类的成员类型后，Lock会自动生成移动构造函数，从而允许函数按值返回：

#include <mutex>
#include <memory>
#include <map>
#include <utility>
#include <thread>
#include <type_traits>

template<typename T>
class ThreadSafePtr
{
    std::shared_ptr<T> ptr;
    std::shared_ptr<std::mutex> mutex;

public:
    // 添加SFINAE约束，避免模板构造函数与拷贝构造函数冲突
    template<typename... Args, typename = std::enable_if_t<!std::is_convertible_v<std::decay_t<Args>..., ThreadSafePtr>>>
    ThreadSafePtr(Args&&... args) 
        : ptr{ std::make_shared<T>(std::forward<Args>(args)...) }, 
          mutex{ std::make_shared<std::mutex>() } {}
    ThreadSafePtr(const ThreadSafePtr& orig) = default;
    ThreadSafePtr& operator= (const ThreadSafePtr& orig) = default;

    class Lock
    {
        friend class ThreadSafePtr<T>;
        T& ref;
        std::unique_lock<std::mutex> lock; // 替换为unique_lock
        Lock(ThreadSafePtr* tsptr) : ref{ *tsptr->ptr }, lock{ *tsptr->mutex } {}
    public:
        T& get() const { return ref; }
        // 显式允许移动，禁止拷贝
        Lock(Lock&&) = default;
        Lock& operator=(Lock&&) = default;
        Lock(const Lock&) = delete;
        Lock& operator=(const Lock&) = delete;
    };

    // 恢复按值返回的版本
    Lock lock() { return Lock{ this }; }
};

int main()
{
    ThreadSafePtr<std::map<int, int>> map;
    std::thread([map]() mutable { map.lock().get()[1] = 2; }).detach();
    std::thread([map]() mutable { map.lock().get()[3] = 4; }).detach();

    return 0;
}

方案2：升级编译器版本 #

如果坚持使用std::lock_guard，可以将VS版本升级到2019及以后——这些版本完整支持C++17的保证复制消除特性，此时Lock lock() { return Lock{this}; }可以正常编译，编译器会直接在返回目标位置构造Lock对象，无需调用拷贝/移动构造函数。

关于ThreadSafePtr的其他编译问题 #

你提到的完美转发构造函数在lambda捕获时的编译错误，是因为模板构造函数与拷贝构造函数的重载解析冲突：当lambda捕获ThreadSafePtr对象时，模板构造函数的匹配优先级高于默认的拷贝构造函数，导致编译器尝试用完美转发构造而非拷贝构造。解决方法是给模板构造函数添加SFINAE约束（如方案1中所示），确保它不会被用于拷贝/移动ThreadSafePtr对象的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者H.v.M.