为什么不能调用带有 auto& 参数的 const 可变 lambda？

Question

#include <type_traits>

int main()
{
    auto f1 = [](auto&) mutable {};
    static_assert(std::is_invocable_v<decltype(f1), int&>); // ok

    auto const f2 = [](auto&) {};
    static_assert(std::is_invocable_v<decltype(f2), int&>); // ok

    auto const f3 = [](auto&) mutable {};
    static_assert(std::is_invocable_v<decltype(f3), int&>); // failed
}

见demo

为什么 const 可变 lambda 不能接受引用参数？

Answer 1

这里有两件有趣的事情。

首先，lambda 的调用运算符（模板）默认为const。如果您提供mutable，则它不是const。 mutable 对 lambda 的影响完全与普通成员函数中尾随 const 的影响相反（它不影响 lambda 捕获等）

所以如果你看这个：

auto const f3 = [](auto&) mutable {};
static_assert(std::is_invocable_v<decltype(f3), int&>); // failed

这是一个const 对象，其调用运算符模板（因为它是一个通用 lambda）不是const。所以你不能调用它，出于同样的原因，你不能在任何其他上下文中调用const 对象上的非const 成员函数。见this other answer。

第二，有人指出，尽管如此，这是可行的：

auto const f4 = [](int&) mutable {}; // changed auto& to int&
static_assert(std::is_invocable_v<decltype(f4), int&>); // now ok

这不是编译器错误。 也没有 不是说我刚才说的是错的。 f4 still 有一个 non-const 调用运算符。您不能调用它，因为 f4 是一个 const 对象。

但是。

lambda 还有另一个有趣的方面没有捕获：它们具有到函数指针类型的转换函数。也就是说，我们通常认为 lambda f4 看起来像这样：

struct __unique_f4 {
    auto operator()(int&) /* not const */ { }
};

而且，如果这就是整个故事，const __unique_f4 确实不能用int& 调用。但它实际上是这样的：

struct __unique_f4 {
    auto operator()(int&) /* not const */ { }

    // conversion function to the appropriate function
    // pointer type
    operator void(*)(int&)() const { /* ... */ }
};

我们有一条规则，当你调用一个对象时，比如f(x)，你不仅考虑f的调用操作符——那些名为operator()的成员——而且你还考虑任何@ 987654344@'s surrogate call functions -- 是否有任何函数指针可以将f 转换为，然后调用。

在这种情况下，你可以！您可以将f4 转换为void(*)(int&)，并且可以使用int& 调用该函数指针。

但这仍然意味着f4 的调用运算符不是 const，因为您声明它是可变的。它并没有说明你是否可以让mutable lambdas 接受引用参数。

Answer 2

你会因为同样的原因得到一个错误：

struct foo {
    void operator()(){}
};

int main() {
    const foo f;
    f();
}

错误是：

<source>:7:5: error: no matching function for call to object of type 'const foo'
    f();
    ^
<source>:2:10: note: candidate function not viable: 'this' argument has type 'const foo', but method is not marked const
    void operator()(){}
         ^

因为您不能在 const 实例上调用非常量方法。 Lambdas 获得了默认的 constness 正确性，因此如果没有 mutable，operator() 就是 const。对于mutable，operator() 是一个非常量方法，您不能调用 const f3;