C++中Lambda捕获this返回数据成员引用为何触发段错误？

问题现象 #

以下代码在执行std::string k = a.handler_.get_info().a;时触发段错误，且执行std::cout << &a.handler_.get_info();输出0（实际为返回的引用指向已销毁对象的无效地址）：

#include <functional>
#include <string>
#include <iostream>

struct Info
{
    std::string a{"abc"};
};

struct Handlers
{
    std::function<const Info&()> get_info;
};

class A
{
public:
    A()
    {
        handler_ = Handlers{
            .get_info = [this](){return data;}
        };
    };

    Info data;
    Handlers handler_;
};

int main()
{
    A a;
    std::string k = a.handler_.get_info().a;
    std::cout << k;
}

编译环境：g++ (Ubuntu 12.2.0-3ubuntu1) 12.2.0，编译命令g++ main.cpp --std=c++2a

错误原因 #

• Lambda返回值类型不匹配导致悬挂引用：
  std::function的签名是const Info&()，要求返回Info的const引用，但你定义的lambda[this](){return data;}中，data是Info类型成员，return data会返回临时值拷贝，而非引用。调用get_info()时，临时Info对象会被绑定到const Info&上，但临时对象在函数调用结束后立即销毁，后续访问其a成员时，引用已悬空，直接触发段错误。
• 你看到的输出0是因为访问了已销毁临时对象的地址，属于无效内存地址的表现。

解决方法 #

修正lambda的返回逻辑，让它返回data的有效const引用，两种可行方式：

方式一：显式指定lambda返回类型 #

A()
{
    handler_ = Handlers{
        .get_info = [this]() -> const Info& { return data; }
    };
}

方式二：使用std::cref返回引用 #

#include <functional> // std::cref 需要包含此头

A()
{
    handler_ = Handlers{
        .get_info = [this]() { return std::cref(data); }
    };
}

修正后，get_info()返回的是A::data的有效const引用，访问其a成员时不会出现悬空引用，段错误即可修复。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Harry Check