按值捕获引用的Lambda内部变量类型判定及编译器差异问题

template <typename> struct TD;

void foo(int &par) {
    auto l = [par]() {
        TD<decltype(par)>();
    };
}

这段代码故意不编译，利用未定义的模板TD触发编译器报错，以此展示lambda内部par的类型——这里par是按值捕获的。

不同编译器的行为差异 #

• GCC和Clang的报错信息显示lambda内部par的类型为int&：

  :5:9: error: implicit instantiation of undefined template 'TD'

• MSVC在默认旧标准下报错显示类型为int：

  (5): error C2027: use of undefined type 'TD'

将MSVC切换到C++20标准后，报错也会显示类型为int&。

标准规定 #

当前C++标准草案对lambda按值捕获的成员类型有明确规则：对于每个按副本捕获的实体，闭包类型中会声明一个未命名的非静态数据成员。该成员的类型遵循以下规则：

• 若捕获的实体是对象引用，则成员类型为被引用的类型；
• 若捕获的实体是函数引用，则成员类型为被引用函数类型的左值引用；
• 其他情况则为捕获实体的类型。

核心疑问 #

1. 哪个编译器的行为是正确的？
2. C++标准是否有过相关变更？
3. 如果按标准par应该是引用类型，原因是什么？根据上述标准文本，用户认为par的类型应该是被引用类型int。

另外有一个细节：打印foo函数中par和lambda内部par的地址，二者并不相同，说明编译器确实对par进行了复制，但为什么lambda内部的par会被推导为引用类型？是不是编译器创建了par的匿名副本后，又将其绑定到了一个非const引用上？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者geza