为啥 lambda 的调用运算符隐式为 const？

Posted 2023-04-18

【中文标题】为啥 lambda 的调用运算符隐式为 const？

【英文标题】：Why is a lambda's call-operator implicitly const?为什么 lambda 的调用运算符隐式为 const？

【发布时间】：2019-04-26 00:24:39

【问题描述】：

我在下面的函数中有一个小的“lambda 表达式”：

int main()

    int x = 10;
    auto lambda = [=] ()  return x + 3; ;

下面是为上述 lambda 表达式生成的“匿名闭包类”。

int main()

    int x = 10;

    class __lambda_3_19
    
        public: inline /*constexpr */ int operator()() const
        
            return x + 3;
        

        private:
            int x;

        public: __lambda_3_19(int _x) : x_x
          

    ;

    __lambda_3_19 lambda = __lambda_3_19x;

编译器生成的闭包“operator()”是隐式常量。为什么标委会默认设为const？

【问题讨论】：

@Bathsheba 据我了解它是编译器生成的，所以那里没有 UB

有一种观点认为所有变量都应该默认为 const。或许这种想法产生了一些影响？

@gurram 我认为问题应该是为什么不呢？将其设为非 const 的原因可能是什么，从而无缘无故地限制了您的 lambda？

@gurram 考虑按值捕获指针，它复制指针而不是指针指向的内容。如果您能够调用对象的非常量函数，那么这可能会修改对象，可能是以不需要的方式或导致 UB。如果operator() 函数被标记为const，那么这是不可能的。

我们必须将成员函数显式声明为const，并且默认情况下是非const，这是错误的做法。当auto 返回类型可能很自然时，我们习惯于冗余重复函数的返回类型，这很奇怪。从某种意义上说，lambdas 让您可以一窥如果今天从头开始重新发明 c++ 会是什么样子。

【参考方案1】：

在 open-std.org 上发现了 Herb Sutter 的 paper，它讨论了这个问题。

奇怪的一对：按值的注入 const 和古怪的可变捕获 考虑这个稻草人的例子，程序员通过值捕获一个局部变量并尝试修改捕获的值（它是 lambda 对象的成员变量）：

int val = 0;
auto x = [=]( item e ) // look ma, [=] means explicit copy
  use( e, ++val ); ; // error: count is const, need ‘mutable’
auto y = [val]( item e ) // darnit, I really can’t get more explicit
  use( e, ++val ); ; // same error: count is const, need ‘mutable’

添加此功能似乎是因为担心用户可能没有意识到他得到了副本，特别是由于 lambda 是可复制的，因此他可能会更改不同的 lambda 副本。

以上引用和示例说明了为什么标准委员会可能默认将其设为const 并要求mutable 进行更改。

【讨论】：

“lambda 是可复制的”论点似乎是一个强有力的论点。这意味着将 lambda 传递给std::sort，然后尝试在std::sort 之外再次使用它（或在第二次调用std::sort 时）不会显示std::sort 中的调用所做的任何更改对吧？

@ShadowRanger：我就是这么理解的。不过我没有测试它。

【参考方案2】：

来自cppreference

除非在 lambda 表达式中使用关键字 mutable，否则函数调用运算符是 const 限定的，并且通过复制捕获的对象在此 operator() 中是不可修改的

在您的情况下，副本捕获的任何内容都无法修改。

我想，如果你把东西写成

int x = 10;

auto lambda = [=] () mutable  x += 3; return x; ;

const 应该消失

-- 编辑--

OP 精确

我已经知道添加 mutable 可以解决问题。问题是我想了解使 lambda 默认不可变的原因。

我不是语言律师，但这似乎很明显：如果你让operator() 不是const，你就不能做某事

template <typename F>
void foo (F const & f)
  f(); 

// ...

foo([] std::cout << "lambda!" << std::endl; );

我的意思是...如果 operator() 不是 const，则不能使用 lambdas 将它们作为 const 引用传递。

当不是严格需要时，应该是一个不可接受的限制。

【讨论】：

通过常量引用传递函数对象很奇怪。标准库（几乎？）总是按值传递可调用对象，期望调用者根据需要使用std::reference_wrapper。

@Deduplicator - 我想取决于具体情况。一般来说，当被调用的方法不改变对象本身时，我认为没有充分的理由强加可修改的可调用对象。

@Deduplicator 虽然按值传递或转发引用更常见，但传递 const ref 并不真正奇怪。我认为这个答案是const 限定符std::function 的原因。但是对于 lambda，它并不令人信服，因为 lambda 在默认情况下当然可以是可变的，并且需要一个 const 限定符来表示 const-ness。 [] () const ... 在我看来更一致。

【参考方案3】：

我认为，当 lambda 中的变量不引用最初捕获的内容时，这只是为了避免混淆。从词法上讲，这样的变量就好像在其“原始”范围内。复制主要是为了延长对象的生命周期。当捕获不是通过复制时，它指的是原始并且对原始应用了修改，并且不会因为两个不同的对象而混淆（其中一个是隐式引入的），并且它是 lambda 的 const 函数调用运算符所允许的。

【讨论】：

你应该可以。只需点击the edit link here。

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