C++ 从使用 lambda 初始化的 C 样式函数指针访问私有(private)成员

Question

这是一个简单的窗口类(为简洁起见省略了成员):

class window {
public:
    window();
    window(const std::string& title, const gt::size2d& size, bool visible = true, bool fullscreen = false);

    NO_COPY(window);

    window(window&& o);
    window& operator=(window&& o);

    using close_callback = std::function<void()>;

    // members omitted ...

private:
    struct impl;
    struct impl_deleter {
        void operator()(impl* impl);
    };
    std::unique_ptr<impl, impl_deleter> m_pimpl;

    close_callback m_close_callback = []() { DD("Close callback"); };

    // ...
};

我的目标是从 GLFW 窗口系统调用 m_close_callback，我可以这样实现:

void close_callback_indirection(GLFWwindow* win)
{
    gt::window* winptr = static_cast<gt::window*>(glfwGetWindowUserPointer(win));
    if (winptr != nullptr) {
        winptr->m_close_callback(); // DOES NOT COMPILE
    }
}

gt::window::window(const std::string & title, const gt::size2d & size, bool visible, bool fullscreen)
    : m_pimpl{ nullptr }, m_close_callback{ []() {} }, m_size_callback{ [](const gt::size2d&) { } }
{
    // omitted GLFW and GL initialization here ...
    GLFWwindow* win = glfwCreateWindow(size.x, size.y, title.c_str(), nullptr, nullptr);
    m_pimpl.reset(new gt::window::impl);
    m_pimpl->glfw_win = win;

    glfwSetWindowUserPointer(win, this);

    glfwSetWindowCloseCallback(win, close_callback_indirection);


    // omitted rest ...
}

正如预期的那样，这不会编译并显示消息“'gt::window::m_close_callback':无法访问类'gt::window'中声明的私有(private)成员”。

但是如果我这样实现它:

gt::window::window(const std::string & title, const gt::size2d & size, bool visible, bool fullscreen)
    : m_pimpl{ nullptr }, m_close_callback{ []() {} }, m_size_callback{ [](const gt::size2d&) { } }
{
    // omitted GLFW and GL initialization here ...
    GLFWwindow* win = glfwCreateWindow(size.x, size.y, title.c_str(), nullptr, nullptr);
    m_pimpl.reset(new gt::window::impl);
    m_pimpl->glfw_win = win;

    glfwSetWindowUserPointer(win, this);

    // using lambda instead of function pointer
    glfwSetWindowCloseCallback(win, [](GLFWwindow* win) {
        gt::window* winptr = static_cast<gt::window*>(glfwGetWindowUserPointer(win));
        if (winptr != nullptr) {
            // Accessing private member here
            winptr->m_close_callback(); // WHY THIS WORKS?
        }
    });


    // omitted rest ...
}

现在它可以编译并且可以工作了，如果我按下窗口关闭按钮我可以看到调试消息。

我的理解是，没有捕获列表的 lambda 可以并且在这种情况下将被强制转换为函数指针，所以我猜想编译器会在某处生成函数代码并传入指向它的指针，但为什么它可以访问 private 成员窗口对象？生成的函数是窗口(或 friend )的私有(private)成员吗？

我可以依赖这种行为还是被认为是未定义的东西？

我正在使用 MSVC++ 编译器

Microsoft (R) C/C++ Optimizing Compiler Version 19.16.27026.1 for x86

Answer 1

所有 lambda 都可以访问在其声明 处可访问的任何内容。如果您在类的成员函数中创建 lambda，则该 lambda 可以访问成员函数本身可以访问的任何内容。总是。

当无捕获 lambda 转换为函数指针时，该指针引用的函数与 lambda 本身相同。包括它的可访问性。