c++ - 具有棘手的 lambda 表达式的奇怪未定义行为

Question

我一直在努力解决危及我的项目的 lambda 表达式问题。我找到了解决方案，但我想确切了解它的工作原理和原因，以及它是否可靠。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <unordered_map>

typedef std::function<const int&(const int&)> Callback;

int f(int i, Callback callback) {
    if (i <= 2) return 1;
    return callback(i-1) + callback(i-2);
}

int main(void) {

    std::unordered_map<int, int> values;

    Callback callback = [&](const int& i) {
        if (values.find(i) == values.end()) {
            int v = f(i, callback);
            values.emplace(i, v);
        }
        return values.at(i);
    };

    std::cout << f(20, callback) << std::endl;

    return 0;

}

我知道这是计算第 20 个斐波那契数的疯狂方法，但它是我能够详细说明的最紧凑的 SSCCE。

如果我用 g++ -O0 编译上面的代码然后我执行程序，我得到 6765 ，这实际上是第 20 个斐波那契数。如果我用 -O1 编译, -O2或 -O3我得到 262144 , 这是垃圾。

如果我使用 Valgrind 分析程序(使用 -O0 -g 编译)，我得到 Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)在线std::cout << f(20, callback) << std::endl;但堆栈跟踪没有说明任何有用的信息。

我不知道为什么我会这样结束:

Callback callback = [&](const int& i) -> const int& {

通过这个小小的修改，在任何优化级别下，一切都按预期进行编译，并且 Valgrind 报告没有任何问题。

你能帮我理解发生了什么吗？

Answer 1

如果没有 -> const int&，lambda 的返回类型是 int。由于 Callback 的返回类型是 const int&，callback 最终会返回对它用来保存 lambda 返回值的临时对象的引用表达。未定义的行为。

对于这个简单的示例，简单的解决方法是根本不使用引用 (Example at Coliru)，但我假设您的真实代码处理的是比 int 更重量级的对象。不幸的是，std::function 未指定在您分配一个返回非引用的函数时警告 std::function 其返回类型 是一个引用。