C++11中lambda的内存管理

Question

有人能描述一下为什么这段代码不能工作(在从调用返回之前，GCC4.7.3 seg-错误)吗？

#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 ;
};

我最初的假设是：

1. 每个std::function<T()>都是对某个表示闭包的对象的引用/shared_ptr。也就是说，拾取价值的生命时间受到它的限制。
2. std::function<T()>对象有赋值操作符，它将放弃旧的闭包(结束生命时间选择的值)，并获得新值的所有权。

P.S.这个问题是在我阅读question about lazy in C++11之后提出的

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是来自上下文的副本。也就是说，在赋值*thunk_ptr = ...中，thunk_ptr引用函数对象拥有的副本。然而，在赋值之后，函数对象就不再存在了。也就是说，在下一行中，thunk_ptr指的是刚刚销毁的对象。

有几种方法可以解决这个问题：

1. 与其变得花哨，不如返回val。这里的问题是，return_type可能是一种引用类型，它会导致这种方法失败。
2. 直接返回赋值的结果:在赋值之前，thunk_ptr仍然是活动的，在赋值之后，它仍然返回对std::function<...>()对象的引用： 返回(*thunk_ptr = val{返回val；})()；
3. 保存thunk_ptr的副本，并使用此副本调用return语句中的函数对象： std::shared_ptr tmp = thunk_ptr；*tmp = val {返回val；}；返回(*tmp)()；
4. 保存对std::function的引用副本，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；}；return ()；