为什么有时不需要在lambda中捕获const变量？

Question 1

考虑以下示例：

#include <cstdlib>

int main() {
    const int m = 42;
    [] { m; }(); // OK

    const int n = std::rand();
    [] { n; }(); // error: 'n' is not captured
}

为什么我需要n在第二个Lambda中捕获而不是m在第一个Lambda中捕获？我检查了C ++ 14标准中的5.1.2节（Lambda表达式），但找不到原因。您能指出我对此段的解释吗？

更新：我在GCC 6.3.1和7（主干）中都观察到了此行为。在这两种情况下（variable 'm' cannot be implicitly captured in a lambda with no capture-default specified），Clang 4.0和5（主干）均失败，并出现错误。

Question 2

对于位于块范围的lambda，即使未捕获到满足范围内某些条件的变量，也可以在lambda内部以有限的方式使用它们。

粗略地讲，达到范围包括包含lambda的函数局部的任何变量，该变量将在定义lambda的范围内。因此，这包括m与n在以上示例。

具体来说，“某些标准”和“有限的方式”（从C ++ 14开始）：

在lambda内部，不得对该变量进行odr-used，这意味着除以下内容外，不得对该变量进行任何操作：
- 出现为舍弃值表达式（m;是其中之一），或者
- 获取其值。
该变量必须是：
- 一个A const，非volatile整数或枚举，其初始值设定项是一个常量表达式，或者
- A constexpr，非volatile变量（或此类的子对象）

对C ++ 14的引用：[expr.const] /2.7，[basic.def.odr] / 3（第一句话），[expr.prim.lambda] / 12，[expr.prim.lambda] / 10。

正如其他评论/答案所建议的那样，这些规则的基本原理是，编译器需要能够“合成”无捕获的lambda作为独立于块的自由函数（因为此类事情可以转换为指针，功能）；如果知道变量将始终具有相同的值，即使引用了变量，它也可以执行此操作，或者可以重复该过程以独立于上下文获取变量的值。但是，如果变量可能不时有所不同，或者例如需要变量的地址，则无法执行此操作。

在您的代码中，n已通过非常量表达式初始化。因此n，未经捕获就不能在lambda中使用。

m是通过常量表达式初始化的42，因此它确实满足“某些条件”。舍弃值表达式不会使用该表达式，因此m;可以在不m被捕获的情况下使用它。gcc是正确的。

我会说两个编译器之间的区别是clang考虑m;使用odr-use m，但是gcc不会。[basic.def.odr] / 3的第一句话很复杂：

一种可变x其名称显示为潜在评估表达ex是ODR使用的由ex除非施加左值到右值转换到x产率的常量表达式不调用任何非平凡函数，并且如果x是一个对象，ex是的一个元素表达式的潜在结果集e，其中将左值到右值转换应用于e，或者e是舍弃值表达式。

但是，仔细阅读后，它确实特别提到了舍弃值表达式不会使用该表达式。

C ++ 11的[basic.def.odr]版本最初不包含舍弃值表达式大小写，因此在已发布的C ++ 11下clang的行为将是正确的。但是，C ++ 14中出现的文本被视为针对C ++ 11的缺陷（问题712），因此，即使在C ++ 11模式下，编译器也应更新其行为。

Question 3

因为它是一个常量表达式，所以编译器将其视为 [] { 42; }();

[ expr.prim.lambda ]中的规则是：

如果一个lambda表达式或一个通用lambda odr的函数调用操作符模板的实例（3.2）使用该变量或具有自动存储持续时间的变量（从其到达范围开始），该实体应由lambda-expression捕获。

这里是标准[ basic.def.odr ]的引文：

除非使用x的左值到右值转换会产生一个常数表达式（...）或e是一个废弃值表达式，否则将使用其名称作为可能值表达式ex表示的变量x。

（删除的部分并不重要，以使其简短）

我的简单理解是：编译器知道m在编译时是常量，而n在运行时会更改，因此n必须捕获。n会被滥用，因为您必须实际查看n运行时内部的内容。换句话说，“只有一个”定义的事实n是相关的。

摘自MM的评论：

m是一个常量表达式，因为它是带有常量表达式初始值设定项的const自动变量，但n不是常量表达式，因为它的初始值设定项不是常量表达式。[expr.const] /2.7中对此进行了介绍。根据[basic.def.odr] / 3的第一句话，常量表达式未使用ODR

看到这里的演示。

Question 4

编辑：我的答案的先前版本是错误的。初学者是正确的，这里是相关的标准报价：

[basic.def.odr]

变量x的名称显示为可能评估的表达式ex ，否则ex会使用它，除非对x应用左值到右值转换会产生不调用任何非平凡函数的常量表达式，并且如果x是对象，ex是表达式e的一组潜在结果的元素，其中将左值到右值转换应用于e或e是一个废弃值表达式。...

由于m是一个常数表达式，因此它不会被过度使用，因此不需要被捕获。

c声似乎与标准不符。