C++捕获函数局部变量的闭包返回后调用是否为未定义行为？

你给出的两个函数的行为均属于C++标准明确规定的未定义行为，二者没有本质差异，运行表现不同仅仅是栈内存复用时机不同导致的巧合，编译器没有为闭包场景做任何特殊的生存期延长处理。

核心规则说明 #

C++对栈上局部非静态变量的生存期有明确约束：

• 局部变量的生存期与所属函数的栈帧完全绑定，函数返回后，对应栈帧会被标记为可复用，该内存区域的内容不再有任何保障
• 不管是直接返回局部变量的指针/引用，还是通过lambda按引用捕获后间接访问已销毁的局部变量，都属于访问悬空指针/引用，是100%的未定义行为
• C++的lambda引用捕获不会延长被捕获变量的生存期，只有按值捕获才会将变量拷贝到闭包对象内部，跟随闭包的生存期存在

表现差异的原因 #

你遇到的二者运行结果不同，完全是当前测试场景下的巧合：

1. normal_get直接返回局部变量的指针，调用后栈帧被弹出，后续解引用操作刚好触发了栈内存访问保护（比如对应栈页被标记为不可访问），所以出现段错误，这是未定义行为的常见表现之一。
2. closure_get返回的lambda按引用捕获了val，本质是闭包内部存储了val的栈地址。你调用func()之前没有执行其他函数调用覆写对应栈地址的内容，所以该内存还残留着之前写入的10，输出10只是未定义行为的另一种合法表现，不代表该行为是合规的。

你可以做个简单测试验证：在获取func之后、调用func()之前，插入一段调用其他函数的逻辑：

void test() {
    int tmp = 999;
    std::cout << tmp << std::endl;
}

int main () {
    auto func = closure_get();
    test(); // 新增这行，覆写之前`val`对应的栈内存
    std::cout<<*func()<<std::endl; // 此时输出大概率会变成999或者其他乱值，甚至也会段错误
}

开启编译器的-Wall参数编译时，两种场景都会触发「返回局部变量引用/地址」的警告，也侧面证明二者的性质是一致的。

优化提示 #

如果要让闭包返回的内容合法，把引用捕获改成值捕获即可：

auto f = [val]() { // 按值捕获，将val拷贝到闭包内部
    return val; // 直接返回值即可，不需要返回指针
};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者vikram2784