ラムダ式のコピーキャプチャの仕様を知りたい

実現したいこと／試したこと

最終的に実現したいことを端的に述べますと､ローカル変数を参照する特定の処理を定義だけしておき､あとから実行したいということになります。
そこで､まず､下記のようなソースコードを考えました。

C++
1#include <functional>
2#include <iostream>
3class Foo {
4public:
5    std::function<void()> f;
6    void func() {
7        int i = 1;
8        std::cout << "func: " << i << ", " << &i << std::endl;
9        f = [=]()->void { // 参照キャプチャ`&`不可：解放済み変数にアクセスしておかしな値が出力される
10            std::cout << "lambda: " << i << ", " << &i << std::endl;
11        };
12        i = 2;
13    }
14};
15int main() {
16    Foo foo;
17    foo.func();
18    foo.f();
19    return 0;
20}

上記プログラムの実行結果は下記のようになります。

func: 1, 0x70fd9c
lambda: 1, 0xbf23f0

ポイントは､ラムダ式によって出力された変数の値が2ではなく､1であるということです。
このことから､ラムダ式のコピーキャプチャはラムダ式が定義される直前の値がコピーされる仕様であると理解しました。
しかしながら､下記のソースコードを考えたときにわからなくなりました。

C++
1#include <functional>
2#include <iostream>
3class Foo {
4private:
5    int i;
6public:
7    std::function<void()> f;
8    void func() {
9        i = 1;
10        std::cout << "func: " << i << ", " << &i << std::endl;
11        f = [=]()->void { // 参照キャプチャ`&`可能
12            std::cout << "lambda: " << i << ", " << &i << std::endl;
13        };
14        i = 2;
15    }
16};
17int main() {
18    Foo foo;
19    foo.func();
20    foo.f();
21    return 0;
22}

変更点は､ローカル変数をメンバ変数に変更しただけです。
しかしながら､上記プログラムの実行結果は下記のようになります。

func: 1, 0x70fde0
lambda: 2, 0x70fde0

ラムダ式によって出力された変数の値が2になっています。
ラムダ式が定義されたあとに実行した値の変更がなぜか反映されてしまっています。
一体ラムダ式のコピーキャプチャはどのタイミングで実行される仕様なのでしょうか？
そもそも､一番最初のソースコード自体が未定義動作の代物なのでしょうか？
いくつかのコンパイラで試しましたが､動作が一貫していたので､C++の言語仕様に規定されていると考えていたのですが…
言語仕様のこのあたりに記載があるよ等も教えていただけると私の勉強にもなり助かります。
回答よろしくお願いします。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

C++17

行動規範の内容に同意します

回答2件

ベストアンサー

メンバー関数内でメンバー変数iを使用する場合、iはthis->iの省略形ですよね？ですので、コピーキャプチャーでコピーされるのは変数ではなくthisポインターです。
ポインターがコピーされるだけですから、[this]と変わらない結果になります。(thisが破棄された後に呼び出した場合は当然予期しない結果になります。)
もし、ラムダ関数を作成した時点のthisのコピーをしたい場合、[*this]とすれば所望の結果になると思います。

しかし、この動作はさすがにわかりにくかったのか、C++20から非推奨になっていて、今後削除される予定です。

投稿2023/10/25 13:49

Shunly

総合スコア125

s8079

2023/10/25 14:26

回答ありがとうございます。理解できました。ただ､[*this]という書き方はC++17限定なのですね… C++11やC++14で同様のことを実現しようと思うと､一旦*thisをローカル変数にコピーするしかないという理解で合っていますでしょうか？ ``` Foo foo = *this; f = [=]()->void { std::cout << "lambda: " << foo.i << ", " << &foo.i << std::endl; }; ```