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C++ lambda表达式捕获列表 C++值捕获与引用捕获区别【闭包】

穿越時空

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发布时间:2026-01-31 14:39:08

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原创

[=]值拷贝局部变量,[&]引用绑定局部变量;二者均不捕获静态/全局变量及函数参数,且隐式捕获所有当前作用域可见的局部变量(含未使用变量)。

c++ lambda表达式捕获列表 c++值捕获与引用捕获区别【闭包】

lambda 捕获列表里 [=] 和 [&] 到底绑定什么

它们不捕获“变量名”,而是捕获“当前作用域中可见的局部变量实体”。[=] 对每个变量做值拷贝(调用拷贝构造),[&] 对每个变量做引用绑定(不调用构造函数)。注意:静态局部变量、全局变量、函数参数(非局部)不会被自动捕获,哪怕名字出现在表达式里。

常见错误现象:[=] 捕获后修改 lambda 内部变量,不影响外部;[&] 捕获后外部变量提前销毁,lambda 调用时触发未定义行为(如访问悬空引用)。

  • [=] 等价于显式写 [a, b, c](对 a/b/c 值拷贝),但会隐式捕获所有局部变量——包括你没在 lambda 体里用到的
  • [&] 同理隐式捕获所有局部变量的引用,同样包含未使用的变量
  • 混合使用如 [&, a] 表示“其余全引用捕获,但 a 单独值捕获”;[=, &b] 表示“其余全值捕获,但 b 单独引用捕获”

std::function 存储引用捕获 lambda 可能出问题

当把引用捕获的 lambda 赋给 std::function 并离开原作用域后,闭包内部的引用大概率已失效。编译器不会报错,运行时行为不可预测(常见 crash 或读到垃圾值)。

典型场景:函数返回一个 std::function,内部 lambda 捕获了函数上的局部变量并用了 [&]

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  • 解决办法:改用值捕获([=]),或确保被引用对象生命周期 ≥ lambda 生命周期(例如捕获类成员时用 this
  • 若必须引用外部状态,考虑传入 std::shared_ptr 并在 lambda 中捕获该智能指针(值捕获 shared_ptr 是安全的)
  • Clang/GCC 的 -Wdangling-gsl 或 AddressSanitizer 可在部分情况下检测悬空引用,但不覆盖所有 case

mutable 关键字只对值捕获变量起作用

mutable 允许 lambda 修改其值捕获的副本,但它对引用捕获变量无效(引用本身不可变,但所指对象可变)。

例如:[x](int y) mutable { x += y; } 合法(x 是拷贝副本);[&x](int y) mutable { x += y; }mutable 完全多余——引用捕获本就不限制修改所指对象。

  • 值捕获 + mutable:修改的是 lambda 自己的副本,不影响外部变量
  • 引用捕获:修改直接作用于原变量,mutable 不影响语义,加了也没用
  • const lambda(无 mutable)下,值捕获变量不可修改,引用捕获变量仍可修改(只要原变量非 const)

this 捕获在类成员函数里的实际含义

在非静态成员函数中,[this] 捕获的是当前对象的指针(不是对象副本),无论用 [=] 还是 [&]this 都是隐式按值捕获的指针。这意味着你可以通过 this->member 访问成员变量,但要注意:如果 lambda 在对象析构后被调用,this 就成了悬空指针。

  • [=] 在类内会隐式包含 [this],等价于 [this](不拷贝整个对象)
  • [&] 在类内也隐式包含 [this],仍是值捕获指针,不是引用捕获对象
  • 想真正按值捕获整个对象,得显式写 [obj = *this](要求类可拷贝)
  • 捕获 [weak_this = weak_from_this()] 是线程安全访问 shared_ptr 控制对象的常用模式
值捕获和引用捕获的本质差异不在语法糖,而在对象生命周期管理责任的归属——前者由 lambda 自己管内存,后者把责任完全交给外部代码。稍不注意,引用捕获就变成最隐蔽的内存错误来源。

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