使用 Lambda 捕获类后无法找到合适的拷贝构造函数

Question

我有以下代码：

#include <iostream>

class Foo
{public:
    Foo() {}
    int a;
};

int main()
{
    Foo foo;

    auto lambda = [=]() mutable { std::cout << foo.a; };

}

一切都很顺利，直到我需要为我的Foo类添加一个复制构造函数：

Foo(Foo& t) {}

它不再编译，并显示以下信息：

类'Foo': 没有可用的复制构造函数或已声明复制构造函数为“显式”

我将lambda设为可变，因为我不想捕获一个const Foo，但我认为发生的事情是lambda无法被复制。另一个编译器提供了更有用的错误消息：

错误：使用已删除的函数'main()::< lambda()>::< lambda>(main()::< lambda()>&&)'

和：

'main()::< lambda()>::< lambda>(main()::< lambda()>&&)'会被隐式删除，因为默认定义将是非法的：

但我真的不明白这是什么意思。那个被隐式删除的函数是lambda的移动构造函数吗？我不明白为什么只是为捕获的类（而不是lambda）添加一个复制构造函数就会发生这种情况。

这就是我对lambda/functor的看法：

class lambda
{public:

     Foo foo; // <---- My captured variable/class
     void operator()(){ std::cout << foo.a; }
}

那么将其中一个lambda表达式复制到另一个lambda表达式中需要调用Foo的赋值运算符或拷贝构造函数？我不明白仅Foo有一个拷贝构造函数是如何导致此失败的，或者什么是“不健全”的。我注意到的另一件事是，在lambda通过引用[&]捕获时没有问题。

编辑：在这个编译器上它不能编译：

https://www.jdoodle.com/online-compiler-c++/

我正在使用Visual Studio，但它无法编译。然而，当我创建一个更小的示例时，它可以编译，但仍会在错误下划线。在我的较大项目中，它无法编译。

- Zebrafish

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您的代码（添加了“复制构造函数”）可以在MSVC和clang-cl编译器中无错误编译（使用C++17标准）。您使用的是哪个编译器和标准？ - Adrian Mole

Answer 1

复制构造函数 的原型是 A(const A&)。您的复制构造函数缺少了 const 限定符，这就是出错的原因。

- Thomas Caissard

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我一直在研究这个问题，复制构造函数可以是const或非const的，如果它接管了一个指针或其他东西，我相当确定它必须是非const的。参考链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Copy_constructor_(C++)。编辑：在我的Foo复制构造函数中，我修改了另一个Foo，我复制了指针并将其设置为nullptr。 - Zebrafish

@Evg 我该如何复制另一个Foo的指针并将其设置为nullptr，如果它是const？ - Zebrafish

@Zebrafish “我复制指针并将另一个设置为nullptr”听起来更像是移动而不是复制。 - Gavi Lock

@Zebrafish，如果您想在原始对象中修改指针，请使用移动构造函数，该函数接受一个右值引用（Obj&&）。 - Evg

你为什么要一开始就将 other 的指针设置为 nullptr？正如 @Evg 所述，复制构造函数只是复制，不会影响 other 变量。 - Thomas Caissard

Answer 2

auto lambda = [=]() mutable { std::cout << foo.a; };

在右侧，您创建临时闭包。基于这个临时闭包，通过调用编译器生成的默认移动构造函数来构建另一个闭包。

closure c(closure{});

move构造函数的默认实现只是逐一移动所有数据成员：

struct closure {
    Foo foo;

    closure (closure&& theOther) : foo(std::move(theOther.foo))   // <--- [1]
    {}                              // binding rvalue ref to lvalue ref
};

你的Foo构造函数接受Foo&，但不允许将rvalue引用绑定到lvalue引用。

这在MSVC中可以工作，因为它有一个扩展来处理这样的事情。在G++/Clang下，它必须失败。

使用const Foo&，可以正常工作，因为临时对象可以绑定到const lvalue引用。

- rafix07

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哇，那个插图真的帮了我很多。我有一个类，它持有一个指针，当我将一个指针赋值给另一个时，新的指针应该拥有这个指针。但是如果我创建移动构造函数Foo(Foo&& other)，那么我就不能使用Foo foo1; Foo foo2 = foo1;，因为foo1不是右值。我有一个返回Foo的函数，像这样：Foo foo = createNewFoo(); 那么我应该从这个函数中返回什么？ - Zebrafish

在第一种情况下，为什么不使用Foo foo2(std::move(foo1));。关于第二个问题，函数只返回Foo，新的实例将通过移动构造函数构造，然后它将拥有指针的所有权。 - rafix07

如果我没记错的话，C++标准版本在这里扮演了重要角色。在C++17下，代码是有效的，在C++11/14下则不是。我在我的答案中给出了解释。 - Evg

Answer 3

要获得编译错误，您需要在C++11或C++14标准下编译此代码。在C++17中是有效的。演示。

让我们考虑

struct Foo {
    Foo() {}
    Foo(Foo&) {}
};

在C++17中，我们可以编写以下代码：

auto f = Foo{};

但在C++11/14中，这一行将无法编译。原因是在C++17中我们有了强制复制省略，而复制构造函数的调用正确性将被判定为不合规，因为Foo&无法绑定到临时对象Foo{}，并且Foo(Foo&&)被删除，甚至不会被编译器检查。

这直接转化为lambda表达式（rafix07的答案解释了如何实现），因为它通过值捕获了Foo。lambda表达式本身没问题。例如，你可以写：

[=] { std::cout << foo.a; };

但是lambda的移动构造函数是不合法的，在C++11/14中，它必须是合法的，以便在这一行中使用。

auto lambda = [=] { std::cout << foo.a; };

编译。

- Evg