如何实现可返回的递归lambda并修复悬空引用问题

根因说明 #

你原代码的核心问题是：func是make_lambda函数内的局部对象，lambda通过[&func]按引用捕获后，函数返回时局部func会被销毁，lambda内部持有的引用变成悬空引用，调用时会触发未定义行为。

以下所有方案均不需要std::shared_ptr<std::function<int(int)>>，也不使用传引用输出参数，完全符合你的要求。

最优修复方案 #

方案1：C++23 显式对象参数（deducing this） #

这是目前开销最低、代码最简洁的方案，没有任何动态内存分配和类型擦除开销
C++23引入的显式对象参数特性，允许lambda直接声明自身作为第一个参数，天然支持自引用，不需要依赖任何外部包装：

#include <iostream>

auto make_lambda()
{
    return [](this auto&& self, int val) -> int
    {
        if (val < 10)
        {
            return self(val + 1);
        }
        return val;
    };
}

int main()
{
    std::cout << make_lambda()(0);
    return 0;
}

方案2：C++14 移动捕获std::function #

如果无法使用C++23，可以通过移动捕获把std::function存到lambda内部，避免引用局部对象：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <utility>

std::function<int(int)> make_lambda()
{
    std::function<int(int)> func;
    func = [func = std::move(func)](int val) mutable
    {
        if (val < 10)
        {
            return func(val + 1);
        }
        return val;
    };
    return func;
}

int main()
{
    std::cout << make_lambda()(0);
    return 0;
}

这个方案只有std::function本身的少量类型擦除开销，比共享指针方案轻量很多。

方案3：Y组合子（兼容C++11及以上，无类型擦除开销） #

如果不想用std::function，可以自己实现一个极简的Y组合子，完全在编译期生成代码，没有动态内存开销：

#include <iostream>
#include <utility>

template <typename F>
struct YCombinator {
    F f;
    template <typename... Args>
    decltype(auto) operator()(Args&&... args) const {
        return f(*this, std::forward<Args>(args)...);
    }
};

template <typename F>
YCombinator(F) -> YCombinator<F>;

auto make_lambda()
{
    return YCombinator{[](auto&& self, int val) -> int {
        if (val < 10) {
            return self(val + 1);
        }
        return val;
    }};
}

int main()
{
    std::cout << make_lambda()(0);
    return 0;
}

补充问题解答：为什么lambda没有内置类似this的自引用语法？ #

这是C++标准演进的历史原因：

1. C++11最初引入lambda时，核心定位是简单的匿名函数工具，递归场景没有被纳入核心需求，委员会认为可以通过std::function、外部引用等方式解决，不需要额外增加语法复杂度。
2. lambda本质是编译器生成的匿名类的实例，在lambda定义时，这个匿名类的类型还没有完成声明，直接在lambda体内引用自身，相当于在类定义未完成时就引用类实例，语法实现存在障碍，直到C++23的显式对象参数提案解决了这个实现问题，才原生支持了lambda自引用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dmitriano