在 C++11 中不允许重新定义 lambda，为什么？答案

【问题标题】：Redefining lambdas not allowed in C++11, why?在 C++11 中不允许重新定义 lambda，为什么？
【发布时间】：2013-09-16 08:08:42
【问题描述】：

例子：

#include <functional>

int main() {
  auto test = []{};
  test = []{};
    
  return 0;
}

这会在 gcc 4.7.2 中发出以下错误消息：

test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:5:13: error: no match for ‘operator=’ in ‘test = <lambda closure object>main()::<lambda()>{}’
test.cpp:5:13: note: candidate is:
test.cpp:4:16: note: main()::<lambda()>& main()::<lambda()>::operator=(const main()::<lambda()>&) <deleted>
test.cpp:4:16: note:   no known conversion for argument 1 from ‘main()::<lambda()>’ to ‘const main()::<lambda()>&’

来自标准 5.1.2.3（强调我的）：

一个实现可以定义不同于下面描述的闭包类型，前提是这不会改变程序的可观察行为，除非通过改变：

——闭包类型的大小和/或对齐方式，

——闭包类型是否可简单复制（第 9 条）

——闭包类型是否是标准布局类（第 9 条），或者

——闭包类型是否为 POD 类（第 9 条）。

据我所知，这就是我遇到的问题。它试图使用已删除的赋值运算符并失败。我很想知道是否有一个简单的解决方法，以及更广泛地说，允许 lambdas 通常省略复制可构造性的动机是什么。

【问题讨论】：

它没有尝试使用复制构造函数。它正在尝试使用赋值运算符。
不，阻止您使用赋值运算符的是 5.1.2.20 与 lambda 表达式关联的闭包类型具有已删除的 (8.4.3) 默认构造函数和已删除的复制赋值运算符.它有一个隐式声明的复制构造函数（12.8），并且可能有一个隐式声明的移动构造函数（12.8）。（嗯，那个，事实上 lambda 的类型不同）
如果你在第一个 lambda 之前加上 +，它就会神奇地开始工作。
@OmnipotentEntity 这纯粹是魔法，我不知道它是如何工作的！ + 运算符是否启用了某些特殊功能！？
@JohannesSchaub-litb 我想我解决了这个难题。评论有点长，所以我做了一个自我回答here。

标签： c++ c++11 lambda language-lawyer

【解决方案1】：

您似乎认为这两个 lambda 具有相同的类型，但事实并非如此。每个都创建自己的类型：

#include <functional>
#include <type_traits>
#include <iostream>

int main() {
  auto test = []{};
  auto test2 = []{};
  std::cout << std::is_same< decltype( test ), decltype( test2 ) >::value << std::endl;
  return 0;
}

将打印0。当然，你从编译器得到的错误信息在这方面可能会更清楚一点......

【讨论】：

参考：[expr.prim.lambda]/3 "lambda-expression [...] 的类型是唯一的、未命名的非联合类类型 —称为闭包类型"
@DyP 正要在标准中搜索它，但你更快。谢谢:)
我不知道，unique这个词的用法几乎是喊出来的。 ;) 谢谢！
假设每个 lambda 表达式都是一个宏，它用重载的operator() 和包含捕获变量的成员变量将表达式替换为未命名的类定义。即使两个类的结构相同，它们仍然是不同的类型。
即使它们是相同的类型，您仍然无法复制它们，因为复制构造函数已被删除（请参阅 C++11 标准的第 5.1.2.20 节）。编译器甚至没有达到需要在失败之前检查类型是否匹配的地步。这就是您收到“no match for operator=" 错误的原因。请参阅我在回答中给出的示例。

【解决方案2】：

类型 lambda 表达式（这也是闭包对象的类型）是一个 unique，未命名的非联合类类型

所以就像你在做以下事情：

struct {} a;
struct {} b;
a = b; // error, type mismatch

如果您想将具有相同签名的不同 lambda 分配给同一个变量，请使用 std::function。

std::function<void()> f = []{};
f = []{}; //ok

【讨论】：

或者，因为它们没有捕获，void(*f)() 也可以。这样会更有效率。
类型是唯一的，因为类型编码了要调用的特定函数；该函数只是类型的operator()。这允许在通用算法中内联函数，这对于函数指针或 std::function 是不可能的。
@JanHudec：有点，即使两个 lambda 表达式相同，它们仍然是不同的类型。
@user1131467：如果你有两个内容相同的类，它们仍然是不同的类型。

【解决方案3】：

无法重新定义 Lambda，因为每个 lambda 都是不同的、匿名的、不兼容的类型。只有将它们传递给能够推断出该类型的模板化函数（如std::function ctor）才能复制它们。

【讨论】：

【解决方案4】：

您无法执行此操作的原因是 lambda 表达式的复制赋值运算符已被声明为已删除，请参阅标准的第 5.1.2/20 节。如需更清晰（对于 clear 的不寻常定义），请参阅此代码示例

template<class T> void f(T x1)
{
  T x2 = x1; // copy constructor exists, this operation will succeed.
  x2 = x1; // assignment operator, deleted and will cause an error
}
int main()
{
  f([]{});
  return 0;
}

其他答案指出每个 lambda 都有一个唯一的类型，但这不是您收到该错误的原因。这个例子表明，即使两个 lambda 具有相同的类型，它仍然无法复制它。但是，您可以将其复制到新变量中。这就是您的错误消息抱怨缺少 operator= 而不是它们的类型不同的原因。尽管每个 lambda 都有自己的类型也对您没有多大帮助。

【讨论】：

+1。您还应该在答案中添加来自标准的引用（顺便说一下，它是 5.1.2/19，而不是 5.1.2/20）。
@jogojapan 抱歉，这个答案是错误的。查看 OPs 错误消息：问题是不同的类型，尽管消息说 main()::<lambda()> 两次。较新版本的 GCC fixed the message。另请参阅我对 Rastaban 对我的回答的评论的评论。
@DanielFrey 哦，我明白了。感谢您指出了这一点。（但不应该在完整的答案中仍然提到 5.1.2/19 吗？确实，lambda 表达式具有唯一的类型，但 5.1.2/3 中的措辞表明该类型对于 lambda 表达式是唯一的，而不是闭包对象。因此，如果相同的表达式[]{}在同一范围内使用两次，则类型仍然可以相同。此外，即使类型不同，也可以进行隐式转换..？）
@jogojapan 5.1.2/3 指的是“lambda-expression”，这意味着在源中一次出现 lambda-expression。因此，我将其解读为这句话中的“唯一”意味着源中的每次出现都会创建一个唯一的类型，即使相同的标记序列出现两次，它仍然是两次出现，并且每个都有自己的类型。此外，这些类型没有隐式转换，也没有定义其他可以匹配的转换。
@jogojapan ...继续：但即使这个答案并不能真正解释 OPs 的直接问题，我认为将其保留在这里是值得的。它表明，除了我在回答中解决的潜在问题之外，他还通过假设即使 lambda 是可复制的，但在任何情况下它们仍然不可分配，从而提出了另一个想法。因此：拉斯塔班 +1 :)

【解决方案5】：

如果我们可以将一个 lambda 分配给另一个不同类型的 lambda，我们如何将函数体/定义从该 lambda 复制到另一个？如果我们这么固执，那么我们可以使用一些成员std::function-like 类型作为将被复制的人。但这违反了不付钱的 C++ 规则......

【讨论】：