为什么这个递归 lambda 函数不安全？

Question

这个问题来自Can lambda functions be recursive?。 accepted answer 表示下面显示的递归 lambda 函数有效。

std::function<int (int)> factorial = [&] (int i) 
{ 
    return (i == 1) ? 1 : i * factorial(i - 1); 
};

不过，a comment 指出

这样的函数不能安全返回

，原因在this comment中提供：

返回它会破坏局部变量，并且该函数具有对该局部变量的引用。

我不明白原因。据我所知，捕获变量相当于将它们保留为数据成员（根据捕获列表按值或按引用）。那么在这种情况下什么是“局部变量”？此外，即使在 g++ 7.4.0 上使用 -Wall -Wextra -std=c++11 选项，下面的代码也能正常编译和工作。

#include <iostream>
#include <functional>

int main() {

    std::function<int (int)> factorial = [&factorial] (int i)
    {
        return (i == 1) ? 1 : i * factorial(i - 1);
    };

    std::cout << factorial(5) << "\n";

}

为什么函数不安全？这个问题仅限于这个函数，还是整个 lambda 表达式？

Answer 1

这是因为为了递归，它使用类型擦除并通过引用捕获类型擦除的容器。

通过使用 std::function 间接引用它，这具有允许在其内部使用 lambda 的效果。

但是，要使其工作，它必须通过引用捕获std::function，并且该对象具有自动存储持续时间。

您的 lambda 包含对本地 std::function 的引用。即使您通过复制返回 std::function，lambda 仍将引用旧的，已死。

为了确保返回递归 lambda 的安全，您可以在 auto 参数中将 lambda 发送给自身，然后将其包装在另一个 lambda 中：

auto factorial = [](auto self, int i) -> int { 
    return (i == 1) ? 1 : i * self(self, i - 1); 
};

return [factorial](int i) { return factorial(factorial, i); };