本章深入探讨了 C++ Lambda 表达式的特性、陷阱以及与 std::bind 的对比，展示了 Lambda 如何成为现代 C++ 编程的游戏规则改变者。

条款三十一：避免使用默认捕获模式

默认捕获模式（[=] 和 [&]）虽然方便，但极易引发悬空引用或误导开发者，存在严重的安全隐患。

  • 按引用捕获 ([&]) 的危险：

    • 容易导致悬空引用。如果 Lambda 的生命周期超过了被捕获的局部变量或形参的生命周期，闭包内的引用将失效。

    • 建议：显式列出要捕获的变量（如 [&divisor]），这能提醒开发者关注该变量的生命周期。

  • 按值捕获 ([=]) 的陷阱：

    • 悬空指针风险：如果按值捕获的是指针（包括隐式的 this 指针），虽然指针本身被拷贝了，但其指向的对象可能已被销毁，导致悬空指针访问。

      • 特别注意 this 指针：在成员函数中，[=] 会隐式捕获 this 指针，导致 Lambda 访问成员变量时实际上是通过 this-> 访问的。如果 Lambda 执行时对象已被销毁，将引发未定义行为。

    • 误导性：[=] 可能让人误以为 Lambda 是独立的（self-contained），但实际上它可以引用不可被捕获的 static 变量或全局变量，导致行为受外部状态影响。

    • 解决方案：在 C++14 中使用广义捕获（初始化捕获）将成员变量拷贝到闭包中（[divisor = divisor]），或在 C++11 中先拷贝到局部变量再捕获局部副本。

条款三十二：使用初始化捕获来移动对象到闭包中

C++11 的 Lambda 捕获无法处理只可移动的对象（如 std::unique_ptr），C++14 引入了初始化捕获（Init Capture） 完美解决了这一问题。

  • C++14 初始化捕获：

    • 允许在捕获列表中指定新数据成员的名称和初始化表达式（如 [pw = std::move(pw)]）。

    • = 左边是闭包类成员名，右边是 Lambda 定义作用域内的表达式。

    • 实际上是广义 Lambda 捕获，不仅限于移动，还可以用于任何初始化逻辑。

  • C++11 的模拟方案：

    • 如果必须在 C++11 中实现移动捕获，可以使用 std::bind 结合 Lambda。

      • 将要移动的对象通过 std::move 传递给 std::bind（bind 对象会移动构造该参数）。

      • Lambda 接收该对象作为参数（bind 对象调用时会将其传递给 Lambda）。

    • 或者手写一个函数对象类。

条款三十三：对 auto&& 形参使用 decltype 以 std::forward 它们

C++14 引入了泛型 Lambda（Generic Lambdas），允许在参数中使用 auto。在泛型 Lambda 中实现完美转发需要技巧。

  • 泛型 Lambda 的原理：闭包类的 operator() 是一个模板函数。

  • 完美转发的需求：当 Lambda 只是单纯转发参数时（如 [](auto&& x) { return f(x); }），为了保留参数的左值/右值属性，需要使用 std::forward。

  • 如何获取类型 T：在泛型 Lambda 内部没有显式的模板参数 T 可用。但可以通过 decltype(x) 获取参数的类型。

  • 实现方式：

    • std::forward<decltype(x)>(x)。

    • 无论 x 是左值还是右值，decltype(x) 都能产生正确的类型（左值引用或右值引用），配合 std::forward 能够正确转发。

    • 对于可变参数包：std::forward<decltype(params)>(params)...。

条款三十四：考虑 Lambda 而非 std::bind

std::bind 是 C++98/TR1 时代的产物，在 C++11/14 时代，Lambda 几乎总是更好的选择。

  • 可读性：Lambda 代码更加直观，逻辑清晰；而 std::bind 需要理解占位符 _1, _2 等魔法，且代码结构（如嵌套 bind）晦涩难懂。

  • 求值时机：

    • std::bind 的参数在绑定时求值（除非嵌套 bind），这可能导致意料之外的行为（如时间参数被提前固定）。

    • Lambda 的参数在调用时求值，更符合直觉。

  • 重载处理：对于重载函数，std::bind 无法自动推导，必须显式转换函数指针类型，极其繁琐且脆弱；Lambda 则能自动正确匹配。

  • 性能：Lambda 生成的闭包类通常能被编译器内联优化；而 std::bind 返回的函数对象通过函数指针调用，难以内联。

  • std::bind 仅存的用途（C++11）：

    • 模拟移动捕获：在 C++11 中 Lambda 不支持移动捕获，std::bind 可以作为替代方案。

    • 多态函数对象：C++11 Lambda 参数类型固定，而 bind 对象可以接受任意符合类型的参数。但 C++14 的泛型 Lambda 已经解决了这个问题。

  • 结论：从 C++14 开始，std::bind 已无合理用武之地；在 C++11 中也应尽量优先使用 Lambda。