Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

std::find_if( container .begin(), container .end(),

[](int val) { return 0 < val && val < 10; });

• Замыкание (closure) представляет собой объект времени выполнения, создаваемый лямбда-выражением. В зависимости от режима захвата замыкания хранят копии ссылок на захваченные данные. В приведенном выше вызове std::find_ifзамыкание представляет собой объект, передаваемый во время выполнения в std::find_ifв качестве третьего аргумента.

• Класс замыкания (closure class) представляет собой класс, из которого инстанцируется замыкание. Каждое лямбда-выражение заставляет компиляторы генерировать уникальный класс замыкания. Инструкции внутри лямбда-выражения становятся выполнимыми инструкциями функций-членов их класса замыкания.

Лямбда-выражения часто используются для создания замыкания, которое применяется только в качестве аргумента функции. Именно этот случай представлен в приведенном выше примере std::find_if. Однако в общем случае замыкания могут копироваться, так что обычно можно иметь несколько замыканий типа замыкания, соответствующего одному лямбда-выражению. Например, в коде

{

int x; // x - локальная переменная

…

auto c1 = // c1 - копия замыкания,

[x](int y) { // сгенерированного

return x * y > 55; }; // лямбда-выражением

auto c2 = c1; // c2 - копия c1

auto c3 = c2; // c3 - копия c2

}

c1, c2и c3являются копиями замыкания, порожденного лямбда-выражением.

Неформально вполне приемлемо размытие границы между лямбда-выражениями, замыканиями и классами замыканий. Но в последующих разделах очень часто важно различать, что существует во время компиляции (лямбда-выражения и классы замыканий), что — во время выполнения (замыкания) и как они соотносятся одно с другим.

В С++11 имеются два режима захвата: по ссылке и по значению. Захват по умолчанию по ссылке может привести к висячим ссылкам. Захват по умолчанию по значению соблазняет считать, что вы не подвержены этой проблеме (это не так), и думать, что ваши замыкания являются самодостаточными автономными замыканиями (но они могут и не быть таковыми).

Так выглядят основные положения данного раздела. Если вы в большей степени творец, чем ремесленник, вы, вероятно, захотите узнать побольше — так давайте начнем с опасности захвата по ссылке.

Захват по ссылке приводит к тому, что замыкание содержит ссылку на локальную переменную или на параметр, доступный в области видимости, где определено лямбда- выражение. Если время жизни замыкания, созданного из лямбда-выражения, превышает время жизни локальной переменной или параметра, ссылка в замыкании оказывается висячей. Предположим, например, что у нас есть контейнер с функциями фильтрации, каждая из которых принимает intи возвращает bool, указывающий, удовлетворяет ли переданное значение фильтру:

// См. using в разделе 3.3, std::function - в 2.1:

using FilterContainer = std::vector>;

FilterContainer filters; // Функции фильтрации

Мы можем добавить фильтр для чисел, кратных 5, следующим образом:

filters.emplace_back( // См. emplace_back в разделе 8.2

[](int value) { return value % 5 == 0; }

};

Однако может быть так, что нам нужно вычислять делитель во время выполнения, т.e. мы не можем жестко “прошить” значение 5 в лямбда-выражении. Поэтому добавление фильтра может выглядеть следующим образом:

void addDivisorFilter() {

auto calc1 = computeSomeValue1();

auto calc2 = computeSomeValue2();

auto divisor= computeDivisor(calc1, calc2);

filters.emplace_back( // Опасно! Ссылка на divisor повиснет!

[&](int value) { return value % divisor == 0; }

);

}

Этот код — бомба замедленного действия. Лямбда-выражение ссылается на локальную переменную divisor, но эта переменная прекращает свое существование после выхода из addDivisorFilter. Этот выход осуществляется сразу после выхода из filters.emplace_back, так что добавленная в filtersфункция, по сути, является мертворожденной. Применение этого фильтра ведет к неопределенному моменту практически с момента создания.

Та же проблема имеет место и при явном захвате divisorпо ссылке,

filters.emplace_back(

[ &divisor] (int value) // Опасно! Ссылка на

{ return value % divisor == 0; } // divisor все равно

}; // повисает!

но при явном захвате проще увидеть, что жизнеспособность лямбда-выражения зависит от времени жизни divisor. Кроме того, использование имени divisorнапоминает нам о необходимости убедиться, что divisor существует как минимум столько же времени, сколько и замыкание лямбда-выражения. Это более конкретное напоминание, чем обобщенное “убедитесь, что ничего не висит”, о чем гласит конструкция [&].

Если вы знаете, что замыкание будет использовано немедленно (например, будучи переданным в алгоритм STL) и не будет копироваться, нет никакого риска, что ссылки, которые оно хранит, переживут локальные переменные и параметры в среде, где создано это лямбда-выражение. Вы могли бы утверждать, что в этом случае нет риска получить висячие ссылки, а следовательно, нет причин избегать режима захвата по ссылке по умолчанию. Например, наше фильтрующее лямбда-выражение может использоваться только как аргумент в алгоритме С++11 std::all_of, который проверяет, все ли элементы диапазона удовлетворяют условию:

template

void workWithContainer(const С& container) {

auto calc1 = computeSomeValue1(); // Как и ранее

auto calc2 = computeSomeValue2(); // Как и ранее

auto divisor= computeDivisor(calc1, calc2); // Как и ранее

// Тип элементов в контейнере:

using ContElemT = typename C::value_type;

using std::begin; // Для обобщенности;

using std::end; // см. раздел 3.7

if (std::all_of( // Все значения

begin(container), // в контейнере

end(container), // кратны divisor?

[&](const ContElemT& value)

{ return value % divisor == 0;))

) {

… // Да

} else {

… // Как минимум одно - нет

}

}

Да, все так, это безопасно, но эта безопасность довольно неустойчива. Если выяснится, что это лямбда-выражение полезно в других контекстах (например, как функция, добавленная в контейнер filters) и будет скопировано и вставлено в контекст, где это замыкание может пережить divisor, вы вновь вернетесь к повисшим ссылкам, и в выражении захвата не будет ничего, что напомнило бы вам о необходимости анализа времени жизни divisor.

С точки зрения долгосрочной перспективы лучше явно перечислять локальные переменные, от которых зависит лямбда-выражение.

Кстати, возможность применения autoв спецификации параметров лямбда-выражений в С++14 означает, что приведенный выше код можно записать проще при использовании С++14. Определение псевдонима типа ContElemTможно убрать, а условие ifможет быть переписано следующим образом: