lambda 可以安全地返回复制变量的地址吗？

Question

给出以下示例代码：

int main()
{
    int i;
    auto f = [=]()mutable->int*
    {
            return &i;
    };

    return 0;
}

1. g++ v.4.8.1 警告“返回局部变量‘i’的地址”。
2. Clang v.3.2（MacOS 的 Clang）警告“堆栈内存地址 与返回的局部变量“i”相关联”。
3. VS2012 和 VS2013 RC 均未发出任何警告。

我对 lambdas 的理解是编译器会生成一个仿函数类。该仿函数类将具有所有复制变量的成员（示例中为i）。我相信在我的代码上下文中，只要f 存在，返回其成员之一的地址是安全的。在我看来，所有编译器都弄错了。我认为在f 超出范围后使用f 的成员i 的地址的警告是有效的，但是关于“局部变量'i'”的警告是不正确/具有误导性的。我说的对吗？

Answer 1

是的，你是对的。 & 运算符应用于成员，而不是本地对象。

演示很简单：只需修改您的示例以输出地址。

#include <iostream>

int main() {
    int i;
    std::cout << & i << '\n';

    std::cout << [=]() mutable -> int * {
        return & i;
    } () << '\n';
}

http://ideone.com/OqsDyg

顺便说一句，在 GCC 4.9 中的 -Wall 下编译时没有警告。

Answer 2

一些术语：

• [&](){ /*..*/ } 中的= 或& 称为默认捕获。
• odr-use of a variable 粗略表示该变量不会出现在discarded-value-expression（如(void)some_variable或int x = some_variable, 5;）中，也不会出现在常量表达式中。
• compound-statement 是“功能块”{ statements }
• 变量的名称是一个id-expression

[expr.prim.lambda]/3

lambda-expression 的类型（也是闭包对象的类型）是唯一的、未命名的非联合类类型——称为 闭包类型 — 其属性如下所述。

/11

如果 lambda-expression 具有关联的 capture-default 及其 compound-statement odr-uses (3.2) this 或具有自动存储持续时间的变量并且未显式捕获使用 odr 的实体，则称使用 odr 的实体隐式捕获；

因此，i 被隐式捕获。

/14

如果实体被隐式捕获并且捕获默认值为=，或者如果它是使用不包含& 的捕获显式捕获的，则通过副本捕获该实体。对于通过副本捕获的每个实体，在闭包类型中声明了一个未命名的非静态数据成员。

闭包类型中有一个非静态数据成员（int 类型）。

/17

每个 id-expression 是通过复制捕获的实体的 odr-use (3.2) 转换为对闭包类型的相应未命名数据成员的访问。

我们甚至不需要解释这一点，因为本段为我们提供了一个与 OP 非常相似的示例：

void f(const int*);
void g() {
    const int N = 10;
    [=] {
        int arr[N]; // OK: not an odr-use, refers to automatic variable
        f(&N);      // OK: causes N to be captured; &N points to the
                    // corresponding member of the closure type
    };
}

如果我们将此应用于 OP 的示例，我们会看到 &i 指的是闭包类型的 internal 非静态数据成员。标准中未指定诊断消息是否合适；）