为什么我可以“捕获无捕获”一个整数变量，但不能对非捕获lambda执行相同的操作？

Question

为什么我可以“捕获无捕获”一个整数变量，但不能对非捕获lambda执行相同的操作？

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下面的函数是有效的（截至C++20）：

void foo() {
    constexpr const int b { 123 };
    constexpr const auto l1 = [](int a) { return b * a; };
    (void) l1;
}

即使l1没有捕获任何内容，据说它仍然可以“无捕获捕获”b的值，因为它是一个const（它甚至不必是constexpr；但请参见@StoryTeller的评论）。

但如果我尝试在新的lambda中捕获更复杂的东西：

void foo() {
    constexpr const int b { 123 };
    constexpr const auto l1 = [](int a) { return b * a; };
    (void) [](int c) { return l1(c) * c; };
}

这段代码无法编译。为什么？编译器应该可以轻松地从 lambda 内部调用 l1，那么为什么 b 对于无捕获的捕获是可以的，而 l1 不行呢？在 GodBolt 上查看此问题。

- einpoklum

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很确定这是因为ODR-Use（一种C++语言的特性）。让我看看是否能找到我想要的那个章节。 - NathanOliver

可以在不捕获它的情况下在lambda中使用constexpr值吗？ - NathanOliver

必须使用lambda在C++中捕获constexpr表达式吗？ - NathanOliver

3

“因为它是一个const（甚至不需要是constexpr），整数类型是特殊的。即使通过“隐式constexpr”属性，整数类型在声明为const时也必须是constexpr。” - StoryTeller - Unslander Monica

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Barry · Accepted Answer

这与odr-use有关。

首先，从[basic.def.odr]/10：

如果一个本地实体在作用域中是odr-usable的，则：

要么该本地实体不是*this，或者存在一个封闭的类或非lambda函数参数作用域，并且，如果最内层的这样的作用域是函数参数作用域，则它对应于非静态成员函数，以及

对于介于引入实体的点和作用域之间（其中*this被认为在最内层的封闭类或非lambda函数定义作用域内引入）的每个中间作用域（[basic.scope.scope]），都满足以下条件：

中间作用域是块作用域，或

中间作用域是具有简单捕获命名实体或具有默认捕获的lambda表达式的函数参数作用域，且lambda表达式的块作用域也是中间作用域。

如果在不可odr使用的作用域中使用了局部实体，则程序无法形成。

所以在这个例子中，a 是可重复定义的，但b不是：

void foo() {
    constexpr const int b { 123 };
    constexpr const auto l1 = [](int a) { return b * a; };
    (void) l1;
}

在这个例子中，同样地，a和c是odr可用的，但是b和l1都不是。

void foo() {
    constexpr const int b { 123 };
    constexpr const auto l1 = [](int a) { return b * a; };
    (void) [](int c) { return l1(c) * c; };
}

但这个规则不仅是“不能被odr使用”，也包括“已被odr使用”。其中哪些是odr使用的呢？参见[basic.def.odr]/5：

如果表达式是一个表示它的 id-expression，那么变量由该表达式命名。如果变量 x 的名称出现在可能评估的表达式 E 中，则 E 使用 x，除非

x 是可用于常量表达式的引用（[expr.const]），或

x 是可用于常量表达式且没有可变子对象的非引用类型变量，并且 E 是应用了 lvalue-to-rvalue 转换（[conv.lval]）的非易失性限定非类类型表达式潜在结果集的元素，或

x 是非引用类型变量，而 E 是未应用 lvalue-to-rvalue 转换的弃值表达式（[expr.context]）潜在结果集的元素。

对于b * a情况，b是“非引用类型的变量，可在常量表达式中使用”，我们正在对其应用“左值到右值转换”。这是规则的第二个例外，因此b不是odr-used，因此我们没有odr-used但不可odr-usable的问题。

对于l1(c)情况，l1也是“非引用类型的变量，可在常量表达式中使用”...但我们没有对其进行左值到右值转换。我们正在调用调用运算符。因此，我们没有触发该异常，因此我们正在odr-using l1...但它不是odr-usable，这使得它不合法。 解决方案是要么捕获l1（使其odr-usable），要么将其设置为static或全局变量（使该规则无关紧要，因为l1不再是局部实体）。