Lambda：一个可以悬空的引用捕获

Question

Scott Meyers，在 Effective Modern C++ 中，在 lambda 章节中说：

考虑以下代码：

void addDivisorFilter()
{
    auto calc1 = computeSomeValue1();
    auto calc2 = computeSomeValue2();

    auto divisor = computeDivisor(calc1, calc2);

    filters.emplace_back(
          [&](int value) { return value % divisor == 0; }
    );
}

此代码是一个等待发生的问题。 lambda 引用局部变量divisor，但当addDivisorFilter 返回时，该变量不再存在。那是在filters.emplace_back 返回之后，所以添加到filters 的函数在到达时基本上是死的。使用该过滤器几乎从创建的那一刻起就会产生未定义的行为。

问题是：为什么它是未定义的行为？据我了解，filters.emplace_back 仅在 lambda 表达式完成后返回，并且在执行期间，divisor 有效。

更新

我错过的一个重要数据是：

using FilterContainer = std::vector<std::function<bool(int)>>;
FilterContainer filters;

Answer 1

那是因为向量filters 的作用域比函数的作用域长。在函数退出时，向量filters 仍然存在，并且捕获的对divisor 的引用现在悬空。

据我了解，filters.emplace_back 仅在 lambda 表达式完成后返回，并且在执行期间除数有效。

那不是真的。向量存储从闭包创建的 lambda，并且不会“执行”lambda，您在函数退出后执行 lambda。从技术上讲，lambda 是由一个闭包（一个依赖于编译器的命名类）构造的，该闭包在内部使用引用，例如

#include <vector>
#include <functional>

struct _AnonymousClosure
{
    int& _divisor; // this is what the lambda captures
    bool operator()(int value) { return value % _divisor == 0; }
};

int main()
{
    std::vector<std::function<bool(int)>> filters;
    // local scope
    {
        int divisor = 42;
        filters.emplace_back(_AnonymousClosure{divisor});
    }
    // UB here when using filters, as the reference to divisor dangle
}

Answer 2

当 addDivisorFilter 处于活动状态时，您没有评估 lambda 函数。您只是将“函数”添加到集合中，不知道何时评估它（可能在 addDivisorFilter 返回很久之后）。

Answer 3

除了@vsoftco的回答，下面修改的示例代码让你体验一下问题：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>

void addDivisorFilter(std::vector<std::function<int(int)>>& filters)
{
    int divisor = 5;

    filters.emplace_back(
          [&](int value) { return value % divisor == 0; }
    );
}

int main()
{
    std::vector<std::function<int(int)>> filters;
    addDivisorFilter(filters);
    std::cout << std::boolalpha << filters[0](10) << std::endl;
    return 0;
}

live example

此示例在运行时生成 Floating point exception，因为在 main 中计算 lambda 时，对 divisor 的引用无效。