在嵌套 lambda 的情况下如何初始化 lambda 捕获？

Question

好的，这就是 n3337.pdf 中的 [expr.prim.lambda]p16 的直接内容。下面以代码为例：

int a = 1, b = 1, c = 1;
auto m1 = [a, &b, &c]() mutable
{
    auto m2 = [a, b, &c]() mutable
    {
        std::cout << a << b << c;     // Shouldn't this print 113 or 133?
        a = 4; b = 4; c = 4;
    };
    a = 3; b = 3; c = 3;
    m2();
};
a = 2; b = 2; c = 2;
m1();
std::cout << a << b << c;             // Okay, this prints 234

并且它应该生成以下输出：

123234

但是，我理解 [expr.prim.lambda] 中文本的方式（这在某种程度上明显有缺陷），我觉得输出应该是113234，特别是b 的值打印在m2 .以下是我的理解/解释：

当std::cout << a << b << c; 在m2 内部执行时，根据 [expr.prim.lambda]p16（强调我的）：

如果 lambda 表达式 m2 捕获了一个实体，并且该实体被直接封闭的 lambda 表达式捕获 m1，那么 m2 的捕获变换如下：

——如果m1通过副本捕获实体，则m2捕获m1闭包类型对应的非静态数据成员；

因此，m2 内的a 应将生成的成员捕获到闭包类型m1 中捕获的对应a。由于m1 中的a 按副本捕获，而m2 中的a 也按副本捕获，因此a 在m2 中的值应为1。

标准继续说（再次强调我的）：

——如果 m1 通过引用捕获实体，则 m2 捕获由 m1 捕获的相同实体。

我相信这里的“同一实体”是指m1 通过引用捕获的实体，而当m2 捕获时，它应该是 - 如果是捕获，则引用同一实体通过引用，或者如果它是一个副本捕获它的副本。

因此，m2 中的 b 应指在两个 lambda 表达式之外定义的 b。那么m2 中b 的值应该是1，因为b 也是通过副本捕获的。

我哪里出错了？更具体地说，b 内的 m2 何时初始化？

Answer 1

首先，请注意，根据 C++11 [expr. prim.lambda] 第 14 段（或 C++17 [expr.prim.lambda.capture] paragraph 10）。

您从 C++11 [expr.prim.lambda]/16（或 C++17 [expr.prim.lambda.capture]/13 中的相同内容）引用的部分仅更改捕获的实体，而不更改捕获的类型。因此，在示例中，用于初始化 m2 的内部 lambda 通过复制从原始定义中捕获 b。

然后，注意 C++11 [expr.prim.lambda]/21：

当 lambda-expression 被求值时，被拷贝捕获的实体被用来直接初始化结果闭包对象的每个对应的非静态数据成员。

（C++17 [expr.prim.lambda.capture]/15 开头相同，但为 init-capture 语法添加了额外的措辞，例如 [var=init]。）

在示例中，初始化 m2 的内部 lambda-expression 被求值，b 的闭包对象的成员被初始化，每次调用 m1.operator()，而不是在命令 lambda-expression 出现在代码中。由于 m2 的 lambda 通过复制捕获原始 b，因此它在调用 m1 时获取 b 的值。如果m1 被多次调用，b 的初始值可能每次都不同。

Answer 2

——如果m1 通过引用捕获实体，m2 捕获由m1 捕获的同一实体。

是的，所以m2 的捕获列表中的b 捕获的不是引用本身（即m1 的捕获），而是它指向的对象。

但是m2 是通过值还是通过引用捕获b 完全取决于m2 的捕获列表中写入的内容。在b 之前没有&，所以b 是按值捕获的。

b 内的m2 何时初始化？

当控制到达auto m2 = ...;时。此时，将检查存储在m1 中的对b 的引用，并将其指向的对象复制到m2。

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这里有一个更简单的解释。

• 当您按值捕获引用时，您会复制它所指向的对象。

• 当您按引用捕获引用时，您会引用它指向的对象。

这里，“捕获引用”同样适用于捕获实际引用，以及捕获封闭 lambda 的引用捕获。