这个带有空捕获列表的lambda如何能引用到外层作用域的名称？

Question

在 C++14 标准的 §5.1.2/12 中，有一个 lambda 表达式的例子，似乎可以引用到外部作用域的变量 x，尽管：

1. 捕获列表是空的，即没有捕获默认值
2. 注释说它“不会捕获 x”

以下是示例：

void f(int, const int (&)[2] = {}) { } // #1
void test() {
  const int x = 17;
  auto g = [](auto a) {
    f(x); // OK: calls #1, does not capture x
  };
}

请看它可以编译。这似乎取决于x是const;如果删除const，则由于捕获列表为空而不再编译。即使我使参数成为int，使其不再是通用lambda，它仍然会发生。

即使捕获列表为空，lambda如何引用x？而且在同时显然没有捕获x的情况下，这是如何实现的（正如注释所说）？

关于此主题，我找到的最接近的东西是其他人在评论中间接地注意到了这一点。

以下是标准的完整部分5.1.2/12：

A lambda-expression with an associated capture-default that does not explicitly capture this or a variable with automatic storage duration (this excludes any id-expression that has been found to refer to an init-capture’s associated non-static data member), is said to implicitly capture the entity (i.e., this or a variable) if the compound-statement:

• odr-uses (3.2) the entity, or
• names the entity in a potentially-evaluated expression (3.2) where the enclosing full-expression depends on a generic lambda parameter declared within the reaching scope of the lambda-expression.

[ Example:

void f(int, const int (&)[2] = {}) { } // #1
void f(const int&, const int (&)[1]) { } // #2
void test() {
  const int x = 17;
  auto g = [](auto a) {
    f(x); // OK: calls #1, does not capture x
  };

  auto g2 = [=](auto a) {
    int selector[sizeof(a) == 1 ? 1 : 2]{};
    f(x, selector); // OK: is a dependent expression, so captures x
  };
}

—end example ] All such implicitly captured entities shall be declared within the reaching scope of the lambda expression. [ Note: The implicit capture of an entity by a nested lambda-expression can cause its implicit capture by the containing lambda-expression (see below). Implicit odr-uses of this can result in implicit capture. —end note ]

- Jorge Israel Peña

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我认为简短的解释是编译器执行常量折叠，并且所有对“x”的使用都被替换为实际值。常量折叠。 - Jesse Good

@JesseGood 谢谢。这是我正在考虑的事情，但我不知道C++中的规则，无法确定。我倾向于相信这是Barry引用的规则的实际效果。 - Jorge Israel Peña

基本上，当你使用 & 时，你正在获取它的地址，因此编译器需要为变量分配存储空间。 - Jesse Good

@JesseGood 非常有道理。非常感谢！ - Jorge Israel Peña

关于Lvalue-to-rvalue转换示例的理解 - Shafik Yaghmour

Answer 1

您引用的是正确的语句。如果变量需要定义，那么它就需要被捕获，这就是所谓的ODR-use。这意味着该变量在需要定义的上下文中使用，例如获取其地址或者获取对它的引用等等。但基本上有一个关键的例外，根据[basic.def.odr]：

如果一个名称为 ex 的可能求值表达式中出现了变量 x，则应该认为表达式 ex 使用了 x，除非对 x 应用左值到右值转换（4.1）会产生一个不调用任何非平凡函数的常量表达式（5.20），并且如果 x 是对象，则 ex 是表达式 e 的潜在结果集中的一个元素，其中要么将 e 应用到左值到右值转换（4.1），要么 e 是一个弃值表达式（5.2.9）。

在您的示例中，对x应用lvalue-to-rvalue转换会产生一个常量表达式（因为x是一个常量整数），因此它不是odr-used。由于它没有被odr-used，因此不必被捕获。

另一方面，如果x被绑定到引用（例如，f将其参数作为const int&），那么它将被odr-used，因此必须被捕获。在第二个示例中，x的“odr-use-ness”取决于通用lambda参数是什么，因此出于健全性考虑，它被认为已被捕获。

- Barry

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感谢您澄清这个问题！这是在描述启用常数折叠的本质，正如Jesse在我的问题上所评论的那样？ - Jorge Israel Peña

基本上，如果它是一个常量，只有在它被用作需要存在为对象的上下文中时，你才需要将其捕获为常量。 - Barry