C ++ 11 lambda可以捕获文件范围变量吗？

Question

ISO C ++ 11规范的5.1.2 p10部分规定：

使用用于不合格名称查找的常规规则在捕获列表中查找标识符（3.4.1）； 每个这样的查找都将找到一个在本地lambda表达式的作用域内声明的具有自动存储持续时间的变量。 如果某个实体（即变量或此变量）出现在lambda表达式的捕获列表中，则称该实体已被明确捕获。

这似乎暗示着lambda无法捕获文件范围变量。 例如，该程序应该是非法的：

#include <iostream>

int x = 13;

int main()
{
  auto l = [](){ return x; };

  std::cout << l() << std::endl;

  return 0;
}

但是， g++ 4.7.1产生了我期望的结果：

$ g++ --version
g++ (Ubuntu/Linaro 4.7.2-2ubuntu1) 4.7.2
Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

$ g++ -std=c++11 lambda.cpp 
$ ./a.out 
13

但是clang 3.0崩溃了：

$ clang --version
Ubuntu clang version 3.0-6ubuntu3 (tags/RELEASE_30/final) (based on LLVM 3.0)
Target: i386-pc-linux-gnu
Thread model: posix
$ clang -std=c++11 lambda.cpp 
0  libLLVM-3.0.so.1 0xb70a59e8
1  libLLVM-3.0.so.1 0xb70a5f34
2                   0xb775d400 __kernel_sigreturn + 0
3  clang            0x0869f2e9 clang::Sema::DeduceAutoType(clang::TypeSourceInfo*, clang::Expr*, clang::TypeSourceInfo*&) + 73
<snip>

我的程序是否非法？ 如果这是非法的，那么在获取文件范围变量时进行禁令的理由是什么？

Answer 1

出于名称查找的目的，lambda的主体被视为在lambda表达式的上下文中。 也就是说，名称查找的过程就像您在lambda之外使用名称一样。 参见[expr.prim.lambda] / 7。 例如：

#include <iostream>

int x = 13;
int y = 0;

int main()
{
  static int y = 42;
  int z = 1729;

  auto l = [/*forget about the capture for a moment*/]()
  { return x+y+z; };
  // find the names x,y,z as if they had been mentioned outside the lambda
  // find the locals y, z and the global x

  std::cout << l() << std::endl;

  return 0;
}

现在，您需要捕获自动存储持续时间的变量。 我猜这使它更不容易出错，因为您可以复制并返回lambda，因此在调用lambda时自动变量已被破坏：

int main()
{
  static int y = 42;

  std::function<int()> f;
  {
    int z = 1729;

    f = [](){ return x+y+z; }; // imagine we could do this
  }

  std::cout << f() << std::endl; // uh-oh!

  return 0;
}

当然，对于具有静态存储持续时间的变量，不会出现此问题。

具体来说，[expr.prim.lambda] / 12说：

如果通用lambda odr-use的lambda-expression或函数调用操作符模板的实例（3.2）使用this变量或具有自动存储持续时间的变量（从其到达范围开始），则该实体应由lambda-expression捕获。

非自动变量也可以通过名称查找找到，但不受此规则影响。 您可以使用它们而无需捕获。

---

注意： odd-use放宽允许不使用自动变量的某些使用，例如：

int main()
{
  int x = 42;
  constexpr int y = 1789;

  auto l = []() -> int
  {
      decltype(x) my_var = 100;  // no odr-use of `x`
      return my_var*y;           // no odr-use of `y`
  };

  std::cout << l() << std::endl;

  return 0;
}