函数模板中定义的lambda闭包类型可以说是什么？

Question

我知道lambda的类型是“隐藏的”和独特的。但是，“唯一”的确切含义是什么，在特殊情况下，相同的lambda代码会给出相同的类型吗？

(如果可能的话)我想使用这个“不变”来进行类型检查，如下所示：

#include <type_traits>

template <typename T>
auto foo(const T y)
{
  return [=](T x) { return x * y; }; 
}

int main()
{
  auto f1 = foo<int>(4.);
  auto f2 = foo<int>(6.); // fails with auto f2 = foo<double>(6.);

  static_assert(std::is_same_v<decltype(f1), 
                               decltype(f2)>); // is this ok or undefined behavior?
}

在此之前，我想确定c++标准说的话:它是可以的还是未定义的行为？

(这段代码是由g++和clang++成功编译的，但只有标准的真相)

由于补语更符合最初的标题(很抱歉，由于我不得不离开办公室而来得有点晚)，下面是一个更强的版本，用于而不是编译：

#include <type_traits>

template <typename T>
auto foo_1(const T y)
{
  return [=](T x) { return x * y; };
}

template <typename T>
auto foo_2(const T y)
{
  return [=](T x) { return x * y; };
}

int main()
{
  auto f1 = foo_1<int>(4.);
  auto f2 = foo_2<int>(6.);

  static_assert(std::is_same_v<decltype(f1), decltype(f2)>); // fails!
}

Answer 1

的确，标准并没有明确说明什么是“独特”，但我认为我们可以搞清楚。

首先，注意标准是“唯一的、未命名的非工会类类型”。形容词"unnamed“很强，足以暗示lambda闭包类型与使用struct或class关键字或由标准库定义的命名类不同(例如，lambda闭包类型不能是std::function<...>)。

那么，为什么标准会说“独一无二，没有名字”呢？它肯定告诉了我们关于两种不同的lambda闭包类型之间的比较。然而，在许多情况下，这将是多余的。如果我们有两个lambda表达式，比如：

auto f1 = [](int x) { return x; };
auto f2 = [](int x) { return 2*x; };

显然，这两个lambda表达式不能具有相同的类型，因为它们的函数调用操作符有不同的行为。因此，关于每个闭包类型都是“唯一”的声明不会告诉我们关于f1和f2我们还不知道的任何事情。

然而，如果我们现在来看：

auto f3 = [](int x) { return x; };
auto f4 = [](int x) { return x; };

在这里，“唯一”可以解释为f3和f4肯定有不同的类型，尽管lambda表达式具有相同的拼写和行为。

在这种情况下，这被普遍认为是“独特”的含义。如果标准并不意味着f3和f4有不同的类型，那么根本就没有理由使用“唯一”一词。相反，它只会说“未命名”，而不是“独特，未命名”。

于是问题就出现了，那就是唯一性在多大程度上扩展了。这可能意味着每个lambda表达式的计算结果都是不同的类型吗？不，这不可能是那个意思。这将使表达式的静态类型取决于它被执行了多少次(运行时属性)，这是荒谬的。如果您的foo<int>的lambda每次执行foo<int>时都有不同的类型，那么会发生什么情况呢?这意味着foo<int>的签名在每次调用时都会改变。这不可能。foo<int>中的lambda必须始终具有相同的类型。

至于您的foo_1和foo_2情况，这里的两个lambda类型肯定是不同的。如果不是这样，“唯一”一词将是多余的。

Answer 2

您所做的断言不是未定义的行为。闭包类型是impl定义的.在同一个编译器中比较lambda表达式类型之后，就没有问题了。