Lambda：为什么按值捕获的值是 const，而按引用捕获的值不是？

Question

为什么按值捕获的值是 const，而按引用捕获的对象不是：

int a;

auto compile_error = [=]()
{
  a = 1;
}
auto compiles_ok = [&]()
{
  a = 1;
}

对我来说这似乎不合逻辑，但它似乎是标准？尤其是对捕获的值进行不必要的修改可能是一个烦人的错误，但结果很可能仅限于 lambda 范围，而对通过引用捕获的对象进行不必要的修改通常会导致更严重的影响。

那么为什么不默认通过 const 引用捕获呢？或者至少支持 [const &] 和 [&]？这种设计的原因是什么？

作为解决方法，您可能应该使用 std::cref 包装的由值捕获的 const 引用？

Answer 1

假设您正在按值捕获指针。指针本身是 const，但访问它指向的对象却不是。

int i = 0;
int* p = &i;
auto l = [=]{ ++*p; };
l();
std::cout << i << std::endl;  // outputs 1

这个 lambda 等效于：

struct lambda {
    int* p;
    lambda(int* p_) : p(p_) {}
    void operator()() const { ++*p; }
};

operator()() 上的 const 使用 p 相当于将其声明为：

int* const p;

引用也会发生类似的事情。引用本身是“const”（用引号括起来，因为引用不能被重新定位），但不能访问它所引用的对象。

Answer 2

捕获的引用是也是const。或者更确切地说，引用是总是隐含的const - 语言中没有语法允许您更改引用指向的位置。 a = 1; 当a 是引用时，不是改变引用，而是改变引用所引用的东西。

当您谈论“常量引用”时，我想您会感到困惑。您正在谈论“对 const int 的引用”（const int &）。那里的“const”指的是引用指向的东西，而不是引用本身。这与指针类似：使用“指向 const int 的指针”(const int *)，指针本身不是 const——您可以随意分配给这种类型的变量。真正的“常量指针”是int *const。在这里，您不能分配给这种类型的东西；但您可以修改它指向的int。因此，指针或引用的“const”与它所指向的事物的“const”是分开的。您还可以有一个“指向 const int 的 const 指针”：const int *const。

Answer 3

我的逻辑如下：lambdas 只是一段代码，带有可选的所需引用。如果您需要实际复制某些内容（这通常出于内存管理目的而发生，例如复制 shared_ptr），您仍然不希望 lambda 具有自己的状态。这是一种非常不寻常的情况。

我认为只有以下 2 个选项感觉“正确”

• 使用一些局部变量来封装一些代码，这样你就可以“传递它”
• 同上，只是加了内存管理，因为可能你想异步执行那段代码什么的，创建作用域就会消失。

但是当 lambda 是“可变的”时，即它捕获不是 const 的值，这意味着它实际上支持自己的状态。意思是，每次调用 lambda 时，它都可能产生不同的结果，这不是基于其实际的 closure，而是基于其内部 状态，考虑到 lambdas 起源于函数式语言，这在我的书中有点违反直觉。

但是，作为 C++，C++ 为您提供了一种绕过该限制的方法，同时也让它变得更丑陋，只是为了确保您意识到自己在做一些奇怪的事情。

我希望这与你有关。