为何tbb::enumerable_thread_specific不支持构造函数带非const引用的类型？

问题场景 #

尝试用tbb::enumerable_thread_specific为构造函数依赖非const引用的类型创建线程本地存储时，直接传递引用参数会触发编译错误，只有通过std::ref包装参数才能正常运行。

示例代码 #

#include <tbb/enumerable_thread_specific.h>

struct A {
    A(int &) {}
};

int main() {
    int i;

    // 正常运行
    tbb::enumerable_thread_specific<A> ets1(std::ref(i));

    // 编译报错
    tbb::enumerable_thread_specific<A> ets(i);
}

编译报错信息 #

In file included from /opt/compiler-explorer/libs/tbb/2021.4.0/include/tbb/enumerable_thread_specific.h:17,
                 from <source>:1:
/opt/compiler-explorer/libs/tbb/2021.4.0/include/oneapi/tbb/enumerable_thread_specific.h: In instantiation of 'void tbb::detail::d1::construct_by_args<T, P>::construct(void*) [with T = A; P = {int&}]':
/opt/compiler-explorer/libs/tbb/2021.4.0/include/oneapi/tbb/enumerable_thread_specific.h:685:31:   required from 'void tbb::detail::d1::callback_leaf<Constructor>::construct(void*) [with Constructor = tbb::detail::d1::construct_by_args<A, int&>]'
/opt/compiler-explorer/libs/tbb/2021.4.0/include/oneapi/tbb/enumerable_thread_specific.h:684:10:   required from here
/opt/compiler-explorer/libs/tbb/2021.4.0/include/oneapi/tbb/enumerable_thread_specific.h:648:12: error: binding reference of type 'int&' to 'const std::decay<int&>::type' {aka 'const int'} discards qualifiers
  648 |            new(where) T(args...);
      |            ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
<source>:4:7: note:   initializing argument 1 of 'A::A(int&)'
    4 |     A(int &) {}
      |       ^~~~~

原因分析 #

这是TBB的有意设计决策，并非实现bug。

TBB的enumerable_thread_specific在存储用于构造对象的参数时，为了保证线程安全和参数生命周期的稳定性，内部会对传入的参数执行std::decay处理，并以const限定的形式保存。当直接传递非const引用时，std::decay<int&>的结果是int，结合const限定后就变成了const int，无法匹配A的非const引用构造函数，因此触发编译错误。

而使用std::ref包装参数后，参数会被转换成std::reference_wrapper<int>类型，std::decay处理后仍然保留该类型，在构造A时会自动解引用为int&，刚好匹配构造函数的要求，因此可以正常运行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fedor