C++17 新特性解析：Lambda 捕获 this

C++17 引入了许多改进和新特性，其中之一是对 lambda 表达式的增强。在这篇文章中，我们将深入探讨 lambda 表达式中的一个特殊有效的新特性：通过 *this 捕获当前对象的副本。这个特性不仅进步了代码的安全性，还极大地简化了某些场景下的编程模式。

• Lambda 表达式简介
  

Lambda 表达式是 C++11 中首次引入的一种匿名函数对象，它极大地简化了编程模式，特殊是在使用 STL 算法或进行变乱驱动编程时。Lambda 表达式的基本语法如下：

1. [捕获列表](参数列表) -> 返回类型 {
2.     函数体
3. };

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• 捕获列表：用于捕获外部变量，使其在 lambda 表达式中可用。
  
• 参数列表：与普通函数雷同，用于接收参数。
  
• 返回范例：可选，用于指定 lambda 的返回范例。
  
• 函数体：包罗 lambda 的逻辑。
  

比方，以下是一个简朴的 lambda 表达式，用于打印一个整数：

1. auto print = [](int x) {
2.     std::cout << x << std::endl;
3. };
4. print(42);

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Lambda 表达式的强大之处在于它的机动性和简洁性，它允许我们在需要的地方快速定义一个匿名函数，而无需单独声明一个函数对象。

• C++17 中的 *this 捕获
  

在 C++17 之前，假如你想在 lambda 表达式中使用当前类的成员变量或成员函数，你通常会捕获 this 指针。比方：

1. class MyClass {
2. public:
3.     int value = 10;
4.     void doSomething() {
5.         auto lambda = [this]() {
6.             std::cout << this->value << std::endl;
7.         };
8.         lambda();
9.     }
10. };

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这种方式的问题是，它捕获的是 this 指针，而不是对象自己。这意味着假如外部对象的生命周期竣事，而 lambda 表达式仍在使用，就可能访问到无效的内存。这种问题在多线程或异步编程中尤为常见，可能导致难以调试的错误。
为了解决这个问题，C++17 引入了通过 *this 捕获当前对象的副本的本事。如许，lambda 表达式就拥有了当前对象的一个完整副本，从而避免了潜伏的悬挂指针问题。
示例代码

1. class MyClass {
2. public:
3.     int value = 10;
4.     void doSomething() {
5.         auto lambda = [*this]() {
6.             std::cout << value << std::endl; // 直接使用 value，不需要 this-> 前缀
7.         };
8.         lambda();
9.     }
10. };

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在这个例子中，*this 在 lambda 表达式中创建了 MyClass 的一个副本，因此即使原始对象被销毁，lambda 表达式中的副本仍然是有效的。这种捕获方式不仅安全，还简化了代码的编写。

• 使用场景
  

*this 的捕获非常恰当以下几种场景：
3.1 异步操纵
在多线程或异步编程中，lambda 表达式可能会在差别的线程中实验。假如捕获的是 this 指针，而原始对象的生命周期竣事，可能会导致未定义行为。通过捕获 *this，可以确保 lambda 表达式中使用的对象副本始终有效。

1. #include <iostream>
2. #include <thread>
3. #include <future>
5. class MyClass {
6. public:
7.     int value = 10;
8.     void doSomething() {
9.         auto lambda = [*this]() {
10.             std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟异步操作
11.             std::cout << value << std::endl;
12.         };
14.         // 启动异步任务
15.         std::async(std::launch::async, lambda);
16.     }
17. };
19. int main() {
20.     MyClass obj;
21.     obj.doSomething();
22.     return 0; // 对象 obj 的生命周期结束，但 lambda 中的副本仍然有效
23. }

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3.2 避免悬挂指针
当你担心原始对象可能在 lambda 实验时被销毁，使用 *this 捕获可以安全地复制对象，避免访问已销毁的对象。

1. class MyClass {
2. public:
3.     int value = 10;
4.     void doSomething() {
5.         auto lambda = [*this]() {
6.             std::cout << value << std::endl;
7.         };
8.         lambda();
9.     }
10. };
12. int main() {
13.     MyClass obj;
14.     auto lambda = obj.doSomething();
15.     // obj 的生命周期结束，但 lambda 中的副本仍然有效
16. }

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3.3 值捕获的简化
直接通过 *this 捕获可以避免列出类中每个需要的成员。假如你的类中有多个成员变量或成员函数需要在 lambda 中使用，捕获 *this 是一种更简洁的方式。

1. class MyClass {
2. public:
3.     int value1 = 10;
4.     int value2 = 20;
5.     void doSomething() {
6.         auto lambda = [*this]() {
7.             std::cout << value1 + value2 << std::endl;
8.         };
9.         lambda();
10.     }
11. };

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• 性能与留意事项
  

固然 *this 捕获提供了极大的便利和安全性，但它也引入了一些性能开销。捕获 *this 会创建当前对象的一个副本，这意味着：

• 对象的拷贝构造函数会被调用。假如对象较大或拷贝构造函数较复杂，可能会导致性能降落。
  
• 内存占用增长。由于 lambda 中存储了对象的副本，因此需要更多的内存。
  

因此，在使用 *this 捕获时，需要权衡安全性和性能。假如对象较小且拷贝构造函数简朴，*this 捕获是一个非常好的选择。但 if 对象较大或拷贝操纵代价较高，可能需要考虑其他方式，比方手动管理对象的生命周期或使用智能指针。

• 总结
  

C++17 的 *this 捕获为 lambda 表达式提供了更大的机动性和安全性。通过允许复制当前对象，它不仅简化了代码，还增强了程序的结实性。这是 C++17 中浩繁改进中的一个亮点，值得每个 C++ 开辟者了解和使用。
在实际开辟中，公道使用 *this 捕获可以避免悬挂指针问题，简化异步编程的复杂性，并进步代码的可读性和安全性。固然，开辟者也需要根据实际环境权衡性能和安全性，选择最恰当的捕获方式。
希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用 C++17 中的这一新特性。假如你有任何问题或发起，接待在评论区留言讨论！

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