为何C++ Lambda会导致析构函数被额外调用？

测试程序 #

#include <iostream>
#include <functional>

struct Foo
{
    inline Foo() {
        std::cout << "foo constructor" << std::endl;
    }

    inline ~Foo() {
        std::cout << "foo destructor" << std::endl;
    }
};

void NotBroken()
{
    Foo foo;
    std::function<void(Foo&)> callback;
    callback = [](auto&) { // <- 注意这里的auto&
        std::cout << "executed callback" << std::endl;
    };
    callback(foo);
}

void TotallyBroken()
{
    Foo foo;
    std::function<void(Foo&)> callback;
    callback = [](auto) { // <- 注意这里没有&的auto
        std::cout << "executed callback" << std::endl;
    };
    callback(foo);
}

int main()
{
    NotBroken();
    std::cout << std::endl;
    TotallyBroken();
}

运行输出 #

foo constructor
executed callback
foo destructor

foo constructor
executed callback
foo destructor
foo destructor

问题 #

不带&的auto参数为何无法识别std::function所期望的引用类型？在MSVC、Clang和GCC中均存在此行为，额外的析构函数调用发生在Lambda执行结束时。

解答 #

这是C++泛型Lambda推导规则与std::function适配逻辑共同作用的结果，完全符合标准规范：

1. 泛型Lambda的参数推导逻辑
   泛型Lambda的auto参数推导和普通模板函数规则一致：当实参是引用类型时，推导会自动忽略引用属性。所以在[](auto)的场景中，传入的Foo&会被推导为Foo值类型，Lambda的实际参数类型就是Foo（值传递）。

2. std::function的适配过程
   std::function<void(Foo&)>要求可调用对象能接收Foo&类型参数，但此时Lambda只接受Foo值类型。为了完成调用，std::function会把传入的Foo&隐式拷贝构造出一个临时Foo对象，传递给Lambda执行。这个临时对象会在Lambda执行完毕后立即销毁，因此多出现了一次析构调用。

3. 带&的Lambda正常的原因
   当使用[](auto&)时，auto会被推导为Foo，最终Lambda的参数类型是Foo&，完全匹配std::function的要求。调用时直接传递原对象的引用，不会产生临时对象，因此只有一次析构。

如果希望Lambda参数保持引用语义，必须显式在auto后添加&（或&&实现万能引用），否则必然会触发值拷贝。

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