C++ 11中lambda的内存管理

Question

有人可以描述为什么这段代码不起作用(在从调用返回之前的GCC4.7.3 seg-faults上)？

#include <iostream>
#include <functional>
#include <memory>

using namespace std;

template<typename F>
auto memo(const F &x) -> std::function<decltype(x())()> {
    typedef decltype(x()) return_type;
    typedef std::function<return_type()> thunk_type;
    std::shared_ptr<thunk_type> thunk_ptr = std::make_shared<thunk_type>();

    *thunk_ptr = [thunk_ptr, &x]() {
        cerr << "First " << thunk_ptr.get() << endl;
        auto val = x();
        *thunk_ptr = [val]() { return val; };
        return (*thunk_ptr)();
    };

    return [thunk_ptr]() { return (*thunk_ptr)(); };
};

int foo() {
    cerr << "Hi" << endl;
    return 42;
}

int main() {
    auto x = memo(foo);
    cout << x() << endl ;
    cout << x() << endl ;
    cout << x() << endl ;
};

我原来的假设:

1. 每个std::function<T()>都是对某个表示闭包的对象的引用/ shared_ptr.即捡货价值的生命时间受到限制.
2. std::function<T()> 对象具有赋值运算符,该运算符将放弃旧的闭包(结束生命周期选择的值)并将获得新值的所有权.

PS我在阅读关于C++ 11中懒惰的问题后提出了这个问题

Answer 1

这是有问题的代码:

[thunk_ptr, &x]() {
    auto val = x();
    *thunk_ptr = [val]() { return val; };
    return (*thunk_ptr)(); // <--- references a non-existant local variable
}

问题是本地thunk_ptr是上下文的副本.也就是说,在分配*thunk_ptr = ...中thunk_ptr是指由函数对象所拥有的副本.但是,通过赋值,函数对象不再存在.也就是说,下一行thunk_ptr是指刚刚被摧毁的对象.

有几种方法可以解决这个问题:

1. 而不是得到幻想,只需返回val.这里的问题是return_type可能是一种引用此方法失败的引用类型.

2. 直接从赋值返回结果:在赋值thunk_ptr仍然存在之前,在赋值之后它仍然返回std::function<...>()对象的引用:

   return (*thunk_ptr = [val](){ return val; })();
   

3. 安全地复制thunk_ptr并使用此副本来调用return语句中的函数对象:

   std::shared_ptr<thunk_type> tmp = thunk_ptr;
   *tmp = [val]() { return val; };
   return (*tmp)();
   

4. 保存引用的副本std::function并使用它而不是引用属于覆盖闭包的字段:

   auto &thunk = *thunk_ptr;
   thunk = [val]() { return val; };
   return thunk();