Lambda 捕获导致不兼容的操作数类型错误？

Question

考虑以下代码：

main()
{
    bool t;
    ...
    std::function<bool (bool)> f = t ? [](bool b) { return b; } : [](bool b) { return !b; }; // OK
    std::function<bool (bool)> f = t ? [t](bool b) { return t == b; } : [t](bool b) { return t != b; }; // error
}

使用 Clang 3.1 编译时，非捕获 lambda 的分配有效，而具有捕获的 lambda 分配失败：

main.cpp:12:36: error: incompatible operand types ('<lambda at main.cpp:12:38>' and '<lambda at main.cpp:12:71>')
        std::function<bool (bool)> f2 = t ? [t](bool b) { return t == b; } : [t](bool b) { return t != b; }; // error
                                          ^ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~   ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

为什么捕获相同的变量会导致 2 个 lambda 的类型不兼容？

Answer 1

lambda 的类型是“唯一的、非联合类类型”，称为闭包类型。每个 lambda 都实现为不同的类型，在声明范围内是局部的，它有一个重载的运算符 () 来调用函数体。

示例：如果你这样写：

auto a=[t](bool b){return t==b;};
auto b=[t](bool b){return t!=b;};

然后编译器编译这个（或多或少）：

class unique_lambda_name_1 
{
 bool t; 
public:
 unique_lambda_name_1(bool t_) t(_t) {}
 bool operator () (bool b) const { return t==b; }
} a(t); 
class unique_lambda_name_2
{
 bool t;
public: 
 unique_lambda_name_2(bool t_) t(_t) {}
 bool operator () (bool b) const { return t!=b; }
} b(t); 

a 和 b 的类型不同，不能在 ?: 运算符中使用。

但是，§5.1.2(6) 说，没有捕获的 lambda 的闭包类型有一个非显式的公共转换运算符，它将 lambda 转换为函数指针 - 非闭包可以实现为简单的功能。任何具有相同参数和返回类型的 lambda 都可以转换为相同类型的指针，因此可以将三元 ?: 运算符应用于它们。

示例：非捕获 lambda：

auto c=[](bool b){return b;};

是这样实现的：

class unique_lambda_name_3
{
 static bool body(bool b) { return b; }
 public:
 bool operator () (bool b) const { return body(b); }
 operator decltype(&body) () const { return &body; }
} c; 

表示这一行：

auto x = t?[](bool b){return b;}:[](bool b){return !b;};

实际上是这个意思：

// a typedef to make this more readable
typedef bool (*pfun_t)(bool); 
pfun_t x = t?((pfun_t)[](bool b){return b;}):(pfun_t)([](bool b){return !b;});