3
#include <iostream>
#include <type_traits>


int main() {
    int x, &y = x;
    [=] {
        std::cout << std::is_same_v<decltype((x)), int>
                  << std::is_same_v<decltype((x)), int&>
                  << std::is_same_v<decltype((x)), int const&>;

        std::cout << std::is_same_v<decltype((y)), int>
                  << std::is_same_v<decltype((y)), int&>
                  << std::is_same_v<decltype((y)), int const&>;
    }();
}

Компилятор gcc выводит 001010, а clang - 001001. Какой вариант правильный и почему?

6
  • Стоит уточнять версии компиляторов и параметры сборки. А вообще это похоже на баг в clang. 27 ноя 2018 в 12:34
  • @VTT последние версии: gcc - 8.2.1, clang - 7.0.0; параметры -g -Wall -Wextra -Wpedantic 27 ноя 2018 в 12:39
  • а без лямбды что он выводит?
    – Sublihim
    27 ноя 2018 в 13:01
  • 1
    У вас ещё скобки (()) двойные внутри decltype, которые несколько меняют смысл. Это специально добавлено, чтобы добавить нюансов, или зачем?
    – αλεχολυτ
    27 ноя 2018 в 14:48
  • Скобки (()) - критичны. Без таких скобок бы не было никакого capture и decltype бы относился к внешней переменной. Именно благодаря этим скобкам decltype работает именно с захваченной переменной. 27 ноя 2018 в 15:40

3 ответа 3

5

Достаточно запутанный вопрос, но похоже, что clang прав.


Для начала рассмотрим, как определяется тип выражения E в decltype(E).

[dcl.type.decltype]/1:

For an expression E, the type denoted by decltype(E) is defined as follows:

  • if E is an unparenthesized id-expression naming a structured binding ([dcl.struct.bind]), decltype(E) is the referenced type as given in the specification of the structured binding declaration;
  • otherwise, if E is an unparenthesized id-expression naming a non-type template-parameter, decltype(E) is the type of the template-parameter after performing any necessary type deduction ([dcl.spec.auto], [dcl.type.class.deduct]);
  • otherwise, if E is an unparenthesized id-expression or an unparenthesized class member access ([expr.ref]), decltype(E) is the type of the entity named by E. If there is no such entity, or if E names a set of overloaded functions, the program is ill-formed;
  • otherwise, if E is an xvalue, decltype(E) is T&&, where T is the type of E;
  • otherwise, if E is an lvalue, decltype(E) is T&, where T is the type of E;
  • otherwise, decltype(E) is the type of E.

x и y являются glvalue, но не являются xvalue, а значит являются lvalue в соответствии с [basic.lval]/fig:basic.lval:

fig_1

Таким образом, срабатывает предпоследний пункт определения типа, то есть варианты с int отпадают сразу.

Далее, рассмотрим следующую цитату.

[expr.prim.lambda.capture]/11:

Every id-expression within the compound-statement of a lambda-expression that is an odr-use of an entity captured by copy is transformed into an access to the corresponding unnamed data member of the closure type. [ Note: An id-expression that is not an odr-use refers to the original entity, never to a member of the closure type. However, such an id-expression can still cause the implicit capture of the entity. — end note ] ...

В данном случае выражения не являются потенциально вычисляемыми (т.к. являются операндами decltype), а значит соответствующие переменные не являются odr-использованными. Однако важно примечание — такие выражения всё ещё могут рассматриваться в контексте лямбда-замыканий, что подтверждается следующей цитатой.

[expr.prim.id.unqual]/2:

... If the entity is a local entity and naming it from outside of an unevaluated operand within the declarative region where the unqualified-id appears would result in some intervening lambda-expression capturing it by copy ([expr.prim.lambda.capture]), the type of the expression is the type of a class member access expression ([expr.ref]) naming the non-static data member that would be declared for such a capture in the closure object of the innermost such intervening lambda-expression. [ Note: If that lambda-expression is not declared mutable, the type of such an identifier will typically be const qualified. — end note ] ...

Другими словами, несмотря на то что захвата не происходит, тип выражения определяется так, как будто бы захват есть. Также в примечании сказано про константность идентификатора, если лямбда не имеет спецификатора mutable, что подтверждается следующим пунктом.

[expr.prim.labmda.closure]/4:

The function call operator or operator template is declared const ([class.mfct.non-static]) if and only if the lambda-expression's parameter-declaration-clause is not followed by mutable. ...


Интересно, что из-за нечёткости формулировок и разбросанности их по разным разделам стандарта (на мой взгляд) оба компилятора имеют соответствующие баг-репорты: gcc, clang. На момент 2022 года оба компилятора признали правильным поведение clang, однако в gcc баг до сих пор не исправлен.

3
  • Так ведь «typically» это всё таки не «always». А закрытие как «Resolved invalid» подразумевает, что это и не баг вовсе, кмк.
    – αλεχολυτ
    27 ноя 2018 в 18:34
  • @älёxölüt я специально выделил «typically» и «if and only if», чтобы показать некоторое несоответствие между пунктами стандарта. Но «if and only if», конечно, более сильное утверждение. Что касается багрепорта в clang - да, они не признали это багом; обратного я и не утверждал. Это косвенно даже подтверждает, что clang прав
    – tocic
    28 ноя 2018 в 8:33
  • Стандарт не консистентен, особенно его черновик. "if and only if", конечно сильнее, согласен.
    – αλεχολυτ
    28 ноя 2018 в 9:06
3

При захвате по значению [=] переменные захватываются копированием. Для каждой захваченной сущности создаётся безымянный член данных внутри лямбда объекта. Для ссылок на объекты тип получается тоже ссылочный:

The type of such a data member is the referenced type if the entity is a reference to an object, an lvalue reference to the referenced function type if the entity is a reference to a function, or the type of the corresponding captured entity otherwise.

Так как уточнения о том, какой должна быть ссылка: const или не-const нет, оба рассмотренных компилятора дают подходящий под стандарт результат. Однако, известно, что для модификации, захваченных по значению сущностей нужно дополнительно помечать лямбду как mutable. И если это сделать, можно увидеть, что оба компилятора уже будут давать одинаковые результаты (clang, gcc):

#include <iostream>
#include <type_traits>

int main() {
    int x = 42, &y = x;
    [=]() mutable {
        std::cout << std::is_same_v<decltype((y)), int>
                  << std::is_same_v<decltype((y)), int&>
                  << std::is_same_v<decltype((y)), int const&>;

        x = 0;
        y = 100500;
    }();

    std::cout << "\n" << x << "\n";
}
010
42

Так как требуется явная модификация y = 100500, то тип y уже не может быть константной ссылкой и становится обычной ссылкой. Модифицируются же по-прежнему копии внутри лямбды.

2
  • Сущность захватывается копированием, если она захватывается явно или неявно. Но чтобы захватить её неявно, она должна быть odr-использованной, но это не так. Так что первая часть ответа мне кажется не совсем верной
    – tocic
    27 ноя 2018 в 17:23
  • @VTT понятно, что ссылку нельзя переназначить, но это уже другая константность. Я о константности объекта, на который указывает ссылка. В примерах кода вопроса/ответа есть оба вида ссылок.
    – αλεχολυτ
    27 ноя 2018 в 18:15
2

Ваш пример практически повторяет пример из C++17 стандарта языка.

void f3() {
  float x, &r = x;
  [=] { 
  // x and r are not captured (appearance in a decltype operand is not an odr-use)
    decltype(x) y1; 
    // y1 has type float

    decltype((x)) y2 = y1; 
    // y2 has type float const& because this lambda is not mutable and x is an lvalue

    decltype(r) r1 = y1; 
    // r1 has type float& (transformation not considered)

    decltype((r)) r2 = y2; 
    // r2 has type float const&
  }; 
}

Форма decltype((x)) не является odr-use для x, т.е. она не вызывает неявного захвата x, но она должна вести себя так, как будто x было захвачено и decltype((x)) ссылается именно на захваченное x.

При захвате ссылки по значению происходит захват по значению именно ссылаемого объекта. Таким образом никакой разницы в способах x и y захвата в вашем примере нет. Ваши захваченные x и y имеют тип int. Внутри тела не-mutable лямбды они видны как lvalues типа const int. Т.е. в контексте тела вашей лямбды и decltype((x)) и decltype((y)) дают тип const int &.

Однако эта часть стандарта подвергается переработке для C++20. Возможно, что есть изменения.

2
  • @VTT: Как "почему"? Еще раз: при захвате по значению захватывается не ссылка, а сам объект, на который ссылка ссылается. Так как ламбда не mutable, все захваты являются const. Указатели тоже будут const, но указатели захватываются сами по себе (т.е. захватваются сами указатели, а не указуемые объекты), т.е. const попадает на сам указатель. 27 ноя 2018 в 18:09
  • В decltype((r)) ссылочный тип - это не захваченная ссылка. Ссылочный тип в decltype((r)) - это просто проявление того факта, что захваченное r является lvalue типа const float. Это "новая" ссылка. Не вижу никакой проблемы с копипастой. 27 ноя 2018 в 18:12

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.