C 11 Lambda 以值擷取何時需要「mutable」關鍵字？

深入研究C 11 Lambda 以值擷取：揭示「Mutable」關鍵字的必要性

在C 11 中，lambda 表達式提供創建匿名函數物件的強大機制。然而，當按值捕獲時，臭名昭著的“mutable”關鍵字經常出現，讓開發人員對其目的感到疑惑。

考慮以下程式碼片段：

#include <iostream>

int main() {
    int n;
    [&amp;](){n = 10;}();             // OK
    [=]() mutable {n = 20;}();    // OK
    // [=](){n = 10;}();          // Error: a by-value capture cannot be modified in a non-mutable lambda
    std::cout << n << "\n";       // "10"
}

中沒有「mutable」關鍵字第二個 lambda，編譯器報告錯誤。問題來了：為什麼這個關鍵字是必要的？

函數物件的隱式契約

Lambda 表達式是函數物件的實例。函數物件應遵守函數式程式設計的基本原則：引用透明性。這意味著當使用同一組參數呼叫時，結果應該始終相同。

按值擷取時，lambda 表達式會建立變數的本機副本。然而，這帶來了一個潛在的問題。如果 lambda 修改了副本，則原始變數的值可能會更改，違反了引用透明度原則。

使用「Mutable」強制引用

「mutable」關鍵字打破了這個隱含的契約。透過指定它，編譯器允許 lambda 表達式修改捕獲的值。這使開發人員能夠明確控制 lambda 的可變性和副作用。

如果沒有“可變”，編譯器會透過阻止 lambda 修改任何捕獲的值來強制引用透明性。這可以確保 lambda 對於給定的參數集始終傳回相同的結果，使其成為真正的函數物件。

達到平衡

「mutable」關鍵字在引用透明度和修改捕獲值的靈活性之間提供了必要的平衡。它允許開發者選擇 lambda 是否可以影響外界。

因此，按值捕獲 lambda 中的「mutable」關鍵字不僅僅是一種約定，而且是保留函數物件的基本性質：可靠且可預測的行為。

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