如何检查 c++ lambda 是否被正确捕获？答案

【问题标题】：How to check if the c++ lambda is captured correctly?如何检查 c++ lambda 是否被正确捕获？
【发布时间】：2021-04-18 15:52:04
【问题描述】：

为什么这段代码运行不正确？参见函数“f1”。它将“t”分配给 std::function。我列出了 3 种方法来做到这一点。但是第一个是错误的。它会输出不正确的值。如果代码复杂，程序甚至可能崩溃。我已经知道原因是 lambda "t" 是一个局部变量，所以我们必须按值捕获它。但是这样的代码可以在没有错误或警告的情况下编译，有没有办法（任何编译选项？）在编译时找到这样的错误？

#include <iostream>
#include<functional>

struct aa
{
    int a = 2000;
    void f()
    {
        ++a;
        printf("data = %d\n", a);
    }
};

std::function<void()> gf;
template<typename T>
void f1(T t)
{

    1 //gf = [&] {t(); };
    2 //gf = [=] {t(); };
    3 //gf=t;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    aa b2;
    f1([&] {b2.f(); });
    gf();
    return 0;
}

在线测试：https://godbolt.org/z/5bqGeof58

更新：最新的clang可以检测非常简单的情况，但不适用于上面的代码。示例：

auto f(int a)
{
    return [&]{return a;};  //warning: address of stack memory associated with parameter 'a' returned [-Wreturn-stack-address]
}
int main(int argc, char** argv)
{
    printf("%d\n",f(300)());
    return 0;
}

【问题讨论】：

一般来说，C++ 编译器很难在编译时发现这些问题。考虑使用 asan 和 msan 在运行时通过单元测试更好地发现这些问题。

标签： c++ templates lambda

【解决方案1】：

有没有办法（任何编译选项？）在编译时找到这样的错误？

AFAIK，没有常见的编译器会为您执行此操作，因为这远远超出了编译器的核心工作。应用程序数据“元”生命周期分析不是编译器的工作（尽管根据优化级别，优化器可能会以某种方式做到这一点，但有很多限制，不适合替换运行时分析器工具） .

作为最佳实践，这样的行

gf = [&] {t(); };

应该始终引起您的额外注意以正确处理事情，至少在您的 lambda（调用）超过其范围生命周期时。如果您不确定具体对象的生命周期，您可以首先通过共享和弱指针使用显式跟踪，至少将参考案例指向左值，并在您确信后立即将方案更改为原始参考使用，即引用保持有效（从设计的角度来看，不总是通过引用捕获只是为了避免微妙的错误也可能受到质疑，因为它暴露了一般的设计缺陷或作者的不确定性......）。当然，这仍然需要通过适当的测试进行运行时检查。

【讨论】：