如何编写可捕获所有局部变量并遍历打印的C++ Lambda函数

你想要的「自动捕获当前作用域所有局部变量、新增变量无需修改lambda逻辑即可自动输出」的需求，纯标准C++无法直接实现，核心原因如下：

• C++没有提供任何编译期/运行时遍历当前作用域所有变量的语法或标准库接口，作用域内的变量列表仅在编译前端的语法分析阶段存在，不会生成可供代码访问的元数据。
• Lambda的默认值捕获[=]的逻辑是仅捕获lambda体内显式用到的变量，你没有在lambda中写出名称的局部变量，哪怕定义了也不会被捕获到闭包中，完全无法访问。
• 即便你手动捕获了所有变量，C++也没有标准方式遍历lambda闭包的所有成员变量，需要依赖非标准编译器扩展，兼容性极差，不建议在生产环境使用。

可行替代方案 #

你可以把需要输出的局部变量统一打包到std::tuple中，通过编译期遍历tuple的方式实现需求，新增变量仅需在tuple中添加对应条目即可，符合你期望的「新增变量仅需少量修改」的要求，可运行代码如下：

#include <iostream>
#include <string_view>
#include <tuple>

template <typename T>
constexpr auto type_name() noexcept {
  std::string_view name, prefix, suffix;
#ifdef __clang__
  name = __PRETTY_FUNCTION__;
  prefix = "auto type_name() [T = ";
  suffix = "]";
#elif defined(__GNUC__)
  name = __PRETTY_FUNCTION__;
  prefix = "constexpr auto type_name() [with T = ";
  suffix = "]";
#elif defined(_MSC_VER)
  name = __FUNCSIG__;
  prefix = "auto __cdecl type_name<";
  suffix = ">(void) noexcept";
#endif
  name.remove_prefix(prefix.size());
  name.remove_suffix(suffix.size());
  return name;
}

int main()
{
   int var1 {1}, var2 {2}, var3{3};
   float f1 {1.1f}, f2 {2.2f};
   char letter {'a'};
   // 所有需要输出的变量统一打包到tuple，新增变量仅需在此处添加
   auto all_vars = std::make_tuple(var1, var2, var3, f1, f2, letter);

   auto myLambdaThatPrintsAll = [=] {
       std::apply([](auto&&... varIter) {
           // 折叠表达式遍历所有tuple元素
           ((std::cout << "Type is: " << type_name<decltype(varIter)>() << "\n"
                       << "Value is: " << varIter << "\n\n"), ...);
       }, all_vars);
   };

   myLambdaThatPrintsAll();
   return 0;
}

上述代码运行输出和你期望的效果完全一致，新增变量时仅需在std::make_tuple的参数列表里添加对应变量即可，不需要修改lambda内部的遍历逻辑。

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