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C++中的Mutable Lambda是什么?(如何修改按值捕获的变量)

穿越時空

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发布时间:2026-02-21 14:20:49

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来源于php中文网

原创

mutable关键字强制解除按值捕获变量的const限定,使其可在lambda体内修改;不加则编译报错,且不影响生命周期、捕获方式或线程安全。

c++中的mutable lambda是什么?(如何修改按值捕获的变量)

mutable lambda 能改 value-captured 变量,但默认不能

按值捕获的变量(比如 [x]{ return x; })在 lambda 体内是只读的——哪怕你没写 const,编译器也悄悄加了。想改它?必须显式加 mutable 关键字。这不是可选优化,是语言硬性要求。

常见错误现象:error: assignment of read-only variable 'x',尤其当你在 lambda 里写 x++x = 42 却忘了 mutable 时。

  • [x]() mutable { x++; return x; } 合法;[x]() { x++; return x; } 编译失败
  • 捕获列表里有多个变量,mutable 影响全部:即使只改其中一个,所有按值捕获的变量都变成可写
  • 按引用捕获([&x])不受 mutable 控制——它本来就能改,加不加都一样

什么时候非用 mutable 不可

典型场景是带状态的闭包:计数器、缓存、状态机跳转。这些逻辑依赖 lambda 自身修改捕获的副本,而不是靠外部变量或全局状态。

比如实现一个“只执行一次”的包装器:

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int x = 10;
auto once = [x]() mutable {
    static bool called = false;
    if (!called) {
        called = true;
        return x * 2;
    }
    return 0;
};

注意:这里 x 是按值捕获,但真正需要 mutable 的其实是 called ——不对,等等,calledstatic 局部变量,和捕获无关。真正需要 mutable 的例子是:

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int x = 0;
auto counter = [x]() mutable -> int {
    return ++x; // 修改的是副本 x,不是原 x
};
  • 每次调用 counter() 都返回递增的值(1, 2, 3…),因为 x 是副本且被标记为可变
  • 原始 x 始终不变,证明这是独立副本
  • 如果去掉 mutable++x 直接报错

mutable 不影响生命周期,也不改变捕获方式

有人误以为 mutable 让变量“活得更久”或者“变成引用”,其实完全不是。它只解除对按值捕获变量的 const 限定,仅此而已。

  • 按值捕获的变量仍随 lambda 对象销毁而销毁;mutable 不延长其生命周期
  • 不会把 [x] 变成 [&x];引用捕获要显式写 &
  • 性能上无额外开销:只是编译期去掉 const 修饰,生成的代码和手写 struct 成员可写一样
  • C++11 起支持,所有主流编译器(GCC/Clang/MSVC)行为一致,无兼容性问题

容易被忽略的坑:mutableconst 成员函数冲突

当 lambda 作为参数传给期望 const 函数对象的接口时(比如某些 STL 算法内部调用 operator() 并假设它是 const),加上 mutable 就可能编译失败。

例如:

std::vector<int> v = {1,2,3};
int sum = 0;
std::for_each(v.begin(), v.end(), [sum](int x) mutable { sum += x; }); // ❌ 错!sum 没被修改到外面

更糟的是,上面代码根本达不到累加目的——sum 是副本,改了也没用。但真正容易踩的坑是:

  • mutable lambda 传给要求 const operator() 的模板(如旧版 std::bind 某些用法)
  • 误以为 mutable 能让 lambda 修改外部变量:它只能改自己的副本,想改外部得用引用捕获 [&x]
  • 在多线程里滥用:多个线程同时调用同一个 mutable lambda 实例,会竞争修改它的内部副本——这不是线程安全的,除非你手动加锁

最常被忽略的一点:lambda 的可变性是绑定在类型上的。同一个捕获列表,加不加 mutable 就是两个完全不同的类型,不能互相赋值或混用。

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