爲什麼類型const double沒有被達到範圍的lambda捕獲，但const int是？

Question

我似乎無法理解爲什麼有型const int的下面的代碼編譯：

int main() 
{ 
    using T = int; 
    const T x = 1; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 
$ clang++ -c lambda1.cpp -std=c++11 
$ 

，而這其中有const類型雙不：

int main() 
{ 
    using T = double; 
    const T x = 1.0; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 
$ clang++ -c lambda2.cpp -std=c++11 
lambda1.cpp:5:32: error: variable 'x' cannot be implicitly captured in a lambda with no capture-default specified 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
          ^
lambda1.cpp:4:11: note: 'x' declared here 
    const T x = 1.0; 
     ^
lambda1.cpp:5:14: note: lambda expression begins here 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
      ^
1 error generated. 

與constexpr雙尚未編譯：

int main() 
{ 
    using T = double; 
    constexpr T x = 1.0; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 
$ clang++ -c lambda3.cpp -std=c++11 
$ 

爲什麼int的行爲不同於double，或者除int以外的任何其他類型，即int被const限定符接受，但double/other類型s必須是constexpr？另外，爲什麼這個代碼用C++ 11編譯，我從[1]中得到的理解是，這種隱式捕獲是C++ 14的特性。

.. [1] how is this lambda with an empty capture list able to refer to reaching-scope name?

Answer 1

這樣做的結果是保持C++ 03兼容性，因爲在C++ 03中const const或const枚舉類型用常量表達式初始化，可以在常量表達式中使用，但這不適用於浮動點。

保持限制的理由可以在C++ 11（這說明了ABI破評論），並要求（重點煤礦），之後來到defect report 1826發現：

一個const整數用常量初始化可用於常量表達式，但用常量初始化的常量浮點變量不能。這個是故意的，爲了與C++ 03兼容，同時鼓勵一致使用constexpr。然而，有些人發現這種區別令人驚訝。

也有人觀察到，允許const浮點變量作爲常量表達式將是ABI突破性的變化，因爲它會影響lambda捕獲。

一種可能性可能是不推薦在常量表達式中使用const整型變量。

和反應是：

CWG認爲，目前的規則不應該改變，程序員渴望浮點值參加常量表達式應該使用常量的constexpr。

我們可以注意到，這個問題指出，允許常量浮點變量是常量表達式將是一個ABI斷相對於拉姆達捕獲。

由於lambda不需要捕獲變量（如果它不是odr使用的並且允許const浮點變量是常量表達式將允許它們落入該異常下），情況就是如此。

這是因爲在常量表達式中允許使用常量表達式或constexpr文字類型初始化的常量整數或枚舉類型的左值到右值轉換。對於使用常量表達式初始化的常量浮點類型，不存在此類異常。這是覆蓋在草案C++ 11標準部5.19：

一個條件表達式是一個核心常量表達式除非它涉及以下爲潛在 評估子表達式中的一個[...]

，幷包括：

• 左值到右值轉換（4。1），除非它被施加到
  • 其指的是與前面的初始化非易失性const對象整型或枚舉類型的glvalue，初始化 具有恆定表達，或
  • 文字類型的glvalue那指的是與constexpr定義的非揮發性物體，或者是指這樣的 對象的一個​​子對象，或

改變，這將潛在地影響的大小一個lambda對象（如果他們不再需要捕獲非ABR中斷的非odr使用的常量浮點值）。這個限制最初是爲了保持C++ 03的兼容性並鼓勵使用constexpr，但現在這個限制已經到位了，它很難將其移除。

請注意，在C++ 03中，我們只允許爲const整型或常量枚舉類型指定類內常量初始值設定項。在C++ 11中，這被擴展了，我們被允許使用括號或等於初始值設定項爲constexpr文字類型指定常量初始值設定項。

Answer 2

根據標準§5.1.2/ P12 Lambda表達式[expr.prim.lambda]（重點礦山）：

甲λ-表達與關聯的捕獲 - 默認值 明確捕獲this或具有自動存儲持續時間的變量 （這不包括任何已發現指代初始捕獲的關聯非靜態數據成員的id-表達式），稱爲 隱式捕捉實體（即，this或一個變量）如果 化合物語句：

（12.1） - ODR用途（3.2）的實體，或

（12.2） - 名稱在一個潛在的評估表達式（3.2），其中 包圍全表達實體依賴於λ-表達 的到達範圍內聲明一個通用的拉姆達參數 [實施例：

void f(int, const int (&)[2] = {}) { } // #1 
void f(const int&, const int (&)[1]) { } // #2 
void test() { 
const int x = 17; 
auto g = [](auto a) { 
f(x); // OK: calls #1, does not capture x 
}; 
auto g2 = [=](auto a) { 
int selector[sizeof(a) == 1 ? 1 : 2]{}; 
f(x, selector); // OK: is a dependent expression, so captures x 
}; 
} 

- 結束示例]所有這些隱式捕獲的實體應該在lambda表達式的範圍內聲明的 。 [注意： 由嵌套的lambda表達式隱式捕獲實體可以通過包含的lambda表達式（參見下面的 ）導致它的隱式捕獲 。隱式odr使用這可能導致隱式捕獲。 - 結束說明]

這裏的標準規定了什麼是lambda表達式中的變量需要被捕獲，如果它是odr使用的。通過odr使用標準意味着需要變量定義，或者是因爲它的地址被採用或者有一個對它的引用。

但是這條規則有例外。

變量X，其名稱顯示爲潛在的：其中一個特別感興趣的標準§3.2/ P3之一定義規則[basic.def.odr]（重點礦山）被發現 - 除非應用左值到右值轉換 （4。1）到x得到一個常數表達式（5.20），它不會調用任何不平凡的函數，如果x是一個對象，ex是一個元素 表達式e的潛在結果的集合，...

現在，如果在示例：

int main() { 
    using T = int; 
    const T x = 1; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 

和

int main() { 
    using T = double; 
    constexpr T x = 1.0; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 

申請一個左到右值的轉換上x我們得到了一個CONSTA nt表達式，因爲在第一個例子中，x是一個積分常數，在第二個例子中，x被聲明爲constexpr。因此，這些上下文中不需要捕獲x。

然而，這是不是對的情況爲例：在這個例子中

int main() { 
    using T = double; 
    const T x = 1.0; 
    auto lam = [] (T p) { return x+p; }; 
} 

如果我們將左值到右值轉換爲x我們沒有得到一個常量表達式。

現在你可能想知道爲什麼這種情況，因爲x是const double。那麼答案是，如果一個變量是常量積分或枚舉類型，並且在聲明時使用常量表達式進行初始化，那麼在沒有constexpr的情況下聲明的變量將被限定爲常量表達式。這是通過標準的在§5.20/ p2.7.1正當常量表達式[expr.const]（重點礦山）：

甲條件表達式e是一個核心常量表達式除非e的 評價，以下抽象機（1.9）， 將評估下列用語的一個規則：

...

（2.7） - 除非它被應用到一個左到右值轉換（4.1）

（2.7.1） - 積分或枚舉類型 指的是與前述 初始化一個完整的非易失性const對象，以恆定表達，初始化非易失性glvalue ...

因此，需要捕獲const double變量，因爲左值到右值轉換不會喊出常量表達式。因此，你會得到一個編譯器錯誤。