114 C++ lambda表达式捕获模式的陷阱分析和展示

一 捕获列表中的 &

捕获外部作用域中的所有变量，（不包括静态变量，静态变量不需要捕获），并作为引用在lambda表达式中使用

按照引用这种捕获方式，会导致lambda表达式包含绑定到局部变量的引用。

问题发生的点是这样：lambda表达式使用了外部的变量&，但是这个变量失效了。

问题代码

//我们还定义一个全局变量vector,这vector中的每一个元素都是function，且要求这个function的返回值是bool，参数是intstd::vector<std::function<bool(int)>> g_vec;void func138() {//调用这个，让每次产生的随机数都不一样。srand((unsigned)time(NULL));int suijishu = rand() % 6 + 1 ;//rand() % 6 会产生一个0-5的随机数，因此suijishu的值为1-6//我们在这个方法中给 g_vec存储一个数据g_vec.push_back([&](int tv) {if (tv%suijishu==0) {//如果suijishu是tv的整数倍return true;}return false;});
}void main() {func138();//1.先调用func138函数，在这一句代码执行完毕后，已经给g_vec 塞一个数据。g_vec[0](10);//2.既然g_vec已经有了数据了，我们就能使用这个数据了，已知这个数据是 可调用对象，这个可调用对象就lambda表达式，需要一个int参数，返回一个bool//然后我们debug的时候发现，调用func138()函数的时候，suijizhi=5的，但是当执行g_vec[0](10)的时候，suijizhi变成乱码了//这是因为，当调用func138()函数的时候，suijizhi是用引用传递的，假设是5//当func138执行完毕的时候，这个suijizhi的生命周期就结束了，就不是5了。//因此当我们执行 g_vec[0](10)的时候，suijizhi就真的变成随机值了。不在是5了}

简单类型可以使用的fix方案：使用值 替换 引用

但是这不是最终方案，我们这里可以使用 值替换，是因为该例子中，suijizhi是一个简单的int，那么如果是 指针呢？甚至更复杂的情况呢？在这些情况下，此方案不行

std::vector<std::function<bool(int)>> g_vec;void func139() {//调用这个，让每次产生的随机数都不一样。srand((unsigned)time(NULL));int suijishu = rand() % 6 + 1;//rand() % 6 会产生一个0-5的随机数，因此suijishu的值为1-6//我们在这个方法中给 g_vec存储一个数据g_vec.push_back([=](int tv) {if (tv%suijishu == 0) {//如果suijishu是tv的整数倍return true;}return false;});
}
void main() {func139();//1.先调用func139函数，在这一句代码执行完毕后，已经给g_vec 塞一个数据。g_vec[0](10);//2.既然g_vec已经有了数据了，我们就能使用这个数据了，已知这个数据是 可调用对象，这个可调用对象就lambda表达式，需要一个int参数，返回一个bool//然后我们debug的时候发现，调用func139()函数的时候，suijizhi=1的，且这个1这个值就直接进去到lambda表达式里面了//再次执行 g_vec[0](10)的时候，suijizhi的值还是1
}

二 形参列表可以使用 auto C++14 中允许 lambda表达式中的形参是auto 类型的，C++编译器可以自动推断，但是这个有啥用呢？好像也没用处。

注意，形参的地方写成auto 了。

void func139() {//调用这个，让每次产生的随机数都不一样。srand((unsigned)time(NULL));int suijishu = rand() % 6 + 1;//rand() % 6 会产生一个0-5的随机数，因此suijishu的值为1-6//我们在这个方法中给 g_vec存储一个数据g_vec.push_back([=](auto tv) {if (tv%suijishu == 0) {//如果suijishu是tv的整数倍return true;}return false;});
}

三 成员变量的捕获问题

问题现象，概念理清，问题原因

std::vector<std::function<bool(int)>> g_vec;
//成员捕获问题class Teacher140 {
public:int m_tempvalue = 5;void addItem() {//这里中括号里面写的是=，按照我们之前的学习，会认为这里是 按值捕获的m_tempvalue//实际上，这里有个概念是错误的， =// 等号相当于 this，g_vec.push_back([=](auto val) {cout << "m_tempvalue = " << m_tempvalue <<  endl;if (val % m_tempvalue == 0) {return true;}return false;});}
};
int mmage = 90;void main() {//如下是正常的调用//Teacher140 *ptea = new Teacher140;//ptea->addItem();//cout << g_vec[0](10) << endl;//delete ptea;////按照我们之前的理解， =是值copy，因此只要执行了ptea->addItem();m_tempvalue的值5，就会有一份copy到了lambda表达式中//因此delete pate 和 g_vec[0](10) 那个先执行无所谓，试一试Teacher140 *ptea1 = new Teacher140;ptea1->addItem();delete ptea1;cout << g_vec[0](10) << endl;//结果如下：//m_tempvalue = -572662307//0//先写结论：//lambda表达式的执行正确与否，取决于ptea1 对象是否存在，只有ptea1对象存在，这个lambda表达式才正确。//纠正一些概念：以及问题点分析//捕获这种概念，只针对于在创建lambda表达式的作用域内可见的非静态的局部变量，包括形参//那么m_tempvalue 符合上述定义吗？显然不符合,m_tempvalue是Teacher140的成员变量呀。//也就是说：我们实际上无法捕获到m_tempvalue的。因此也不存在值copy一份到lambda表达式的说法。//实际上 这个 等号，捕获的是this指针的值，由于有了this指针，m_tempvalue才可以访问。也就是说所有的成员变量 都是依赖于 this指针访问的，m_tempvalue //那么这样就能理通了，捕获的是this，也就是说还是依赖于 ptea1，那么将ptea1 delete了，再次执行g_vec[0](10)的时候，由于ptea1不存在了，m_tempvalue也就不存在了，问题发生}

解决方案

好，我们现在知道了问题的原因了，那么怎么改动呢？

当前case下，是有办法的，既然问题中的 成员变量捕获不到，我们让它能捕获到不就好了吗？

那么什么能被捕获呢？显然，局部变量就行，添加一个局部变量mcopyvalue ，将m_tempvalue的值赋值给 mcopyvalue，就OK了

int mcopyvalue = m_tempvalue;

注意的是：当前case 是一个int ，如果是个指针，或者一个其他类类型呢？写的要复杂的多。还有可能是不行的，比如指针，仅仅copy指针的值，肯定是不行的，内存也要copy。内存copy 了放在哪里呢？

std::vector<std::function<bool(int)>> g_vec;
//成员捕获问题class Teacher140 {
public:int m_tempvalue = 5;//void addItem() {//	//这里中括号里面写的是=，按照我们之前的学习，会认为这里是 按值捕获的m_tempvalue//	//实际上，这里有个概念是错误的， =//	// 等号相当于 this，//	g_vec.push_back([=](auto val) {//		cout << "m_tempvalue = " << m_tempvalue <<  endl;//		if (val % m_tempvalue == 0) {//			return true;//		}//		return false;//	});//}void addItem() {int mcopyvalue = m_tempvalue;g_vec.push_back([mcopyvalue](auto val) {cout << "mcopyvalue = " << mcopyvalue << endl;if (val % mcopyvalue == 0) {return true;}return false;});}
};void main() {//如下是正常的调用//Teacher140 *ptea = new Teacher140;//ptea->addItem();//cout << g_vec[0](10) << endl;//delete ptea;////按照我们之前的理解， =是值copy，因此只要执行了ptea->addItem();m_tempvalue的值5，就会有一份copy到了lambda表达式中//因此delete pate 和 g_vec[0](10) 那个先执行无所谓，试一试Teacher140 *ptea1 = new Teacher140;ptea1->addItem();delete ptea1;cout << g_vec[0](10) << endl;//结果如下：//m_tempvalue = -572662307//0//先写结论：//lambda表达式的执行正确与否，取决于ptea1 对象是否存在，只有ptea1对象存在，这个lambda表达式才正确。//纠正一些概念：以及问题点分析//捕获这种概念，只针对于在创建lambda表达式的作用域内可见的非静态的局部变量，包括形参//那么m_tempvalue 符合上述定义吗？显然不符合,m_tempvalue是Teacher140的成员变量呀。//也就是说：我们实际上无法捕获到m_tempvalue的。因此也不存在值copy一份到lambda表达式的说法。//实际上 这个 等号，捕获的是this指针的值，由于有了this指针，m_tempvalue才可以访问。也就是说所有的成员变量 都是依赖于 this指针访问的，m_tempvalue //那么这样就能理通了，捕获的是this，也就是说还是依赖于 ptea1，那么将ptea1 delete了，再次执行g_vec[0](10)的时候，由于ptea1不存在了，m_tempvalue也就不存在了，问题发生}

四。广义lambda 捕获

在C++14提出了 广义 lambda 捕获，实际上就是解决上面这个问题的，而且写法更简单，

目前没有测试过，是否能解决上述提出的疑问，就是如果不是int这种基本类型，是指针什么的，这个广义 lambda捕获是否能fix

核心就红色部分

void addItem() {
        g_vec.push_back([abc = m_tempvalue](auto val) {
            cout << "abc = " << abc << endl;
            if (val % abc == 0) {
                return true;
            }
            return false;
        });
    }

std::vector<std::function<bool(int)>> g_vec;
//成员捕获问题class Teacher140 {
public:int m_tempvalue = 5;//void addItem() {//	//这里中括号里面写的是=，按照我们之前的学习，会认为这里是 按值捕获的m_tempvalue//	//实际上，这里有个概念是错误的， =//	// 等号相当于 this，//	g_vec.push_back([=](auto val) {//		cout << "m_tempvalue = " << m_tempvalue <<  endl;//		if (val % m_tempvalue == 0) {//			return true;//		}//		return false;//	});//}//void addItem() {//	int mcopyvalue = m_tempvalue;//	g_vec.push_back([mcopyvalue](auto val) {//		cout << "mcopyvalue = " << mcopyvalue << endl;//		if (val % mcopyvalue == 0) {//			return true;//		}//		return false;//	});//}//C++14提出的广义lambda 捕获方案void addItem() {g_vec.push_back([abc = m_tempvalue](auto val) {cout << "abc = " << abc << endl;if (val % abc == 0) {return true;}return false;});}
};void main() {//如下是正常的调用//Teacher140 *ptea = new Teacher140;//ptea->addItem();//cout << g_vec[0](10) << endl;//delete ptea;////按照我们之前的理解， =是值copy，因此只要执行了ptea->addItem();m_tempvalue的值5，就会有一份copy到了lambda表达式中//因此delete pate 和 g_vec[0](10) 那个先执行无所谓，试一试Teacher140 *ptea1 = new Teacher140;ptea1->addItem();delete ptea1;cout << g_vec[0](10) << endl;//结果如下：//m_tempvalue = -572662307//0//先写结论：//lambda表达式的执行正确与否，取决于ptea1 对象是否存在，只有ptea1对象存在，这个lambda表达式才正确。//纠正一些概念：以及问题点分析//捕获这种概念，只针对于在创建lambda表达式的作用域内可见的非静态的局部变量，包括形参//那么m_tempvalue 符合上述定义吗？显然不符合,m_tempvalue是Teacher140的成员变量呀。//也就是说：我们实际上无法捕获到m_tempvalue的。因此也不存在值copy一份到lambda表达式的说法。//实际上 这个 等号，捕获的是this指针的值，由于有了this指针，m_tempvalue才可以访问。也就是说所有的成员变量 都是依赖于 this指针访问的，m_tempvalue //那么这样就能理通了，捕获的是this，也就是说还是依赖于 ptea1，那么将ptea1 delete了，再次执行g_vec[0](10)的时候，由于ptea1不存在了，m_tempvalue也就不存在了，问题发生}

五。静态局部变量

静态局部变量是不需要捕获的，由于在静态存储区放着，可以在lambda表达式中使用。

静态局部变量是保存在 静态存储区，它的有效期一直到程序结束。

静态局部变量的使用有点类似于按 引用 捕获这种效果。

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