调用std::vector中std::function lambda内的std::subrange为何是未定义行为？

考虑如下代码，其中定义了存储std::function对象的模板化std::vector类型，这些std::function设计为接收const &形式的范围以及对应的范围迭代器作为入参。代码运行时出现异常：传入该std::function包装的lambda的position（类型为std::ranges::iterator_t）失效，在g++、clang++编译环境下，std::cout的迭代逻辑会越过std::string的末尾边界，需要定位问题原因。

问题复现代码如下：

#include <ranges>
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>

int main(const int, const char * []) {
    auto consume = [](const auto & source, auto position) {
        auto consumption = std::ranges::subrange(position, std::end(source));
        for (auto res : consumption) {
            std::cout << res;
        }
    };

    std::vector<std::function<void(
            std::string,
            std::string::const_iterator)>> lambdas{consume};
    const auto range = std::string("hello");
    lambdas.back()(range, std::begin(range));
}

上述代码为精简后的最小可复现示例，启用ASAN的优化版本可稳定检测到越界内存访问。

核心错误是std::function的签名定义和lambda的参数语义不匹配：

• 定义的std::function第一个入参类型为按值传递的std::string，但泛型lambdaconsume的第一个参数是const auto&常量引用。
• 调用包装的lambda时，std::function会先对传入的原字符串range做一次拷贝，生成一个临时std::string对象，再让lambda的source引用绑定到这个临时对象上。
• 传入的第二个参数position是从原字符串range上获取的起始迭代器，但lambda内部调用std::end(source)拿到的是临时拷贝字符串的尾迭代器。两个迭代器分属完全独立的std::string实例，用它们构造std::ranges::subrange属于标准明确规定的未定义行为，因此会出现越界遍历、读取非法内存的问题，该问题和编译器实现、优化等级无关。

将std::function的第一个参数类型修改为常量引用，和lambda的参数语义保持一致即可：

std::vector<std::function<void(
        const std::string&,
        std::string::const_iterator)>> lambdas{consume};

修改后传入的迭代器和范围属于同一个字符串实例，范围构造合法，遍历行为符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Robbie