在C++20中使用`std::bit_cast`创建闭包(lambda)对象是否有效？
一位同事向我展示了一个 C++20 程序，其中使用std::bit_cast它捕获的值虚拟创建了一个闭包对象：
#include <bit>
#include <iostream>
class A {
int v;
public:
A(int u) : v(u) {}
auto getter() const {
if ( v > 0 ) throw 0;
return [this](){ return v; };
}
};
int main() {
A x(42);
auto xgetter = std::bit_cast<decltype(x.getter())>(&x);
std::cout << xgetter();
}
由于异常，此处main函数无法调用x.getter()。相反，它调用std::bit_cast将闭包类型作为模板参数，decltype(x.getter())并将&x为新闭包对象捕获的指针作为普通参数xgetter。然后xgetter被调用以获取 object 的值，x否则在main.
该程序被所有编译器接受，没有任何警告和打印42，演示：https : //gcc.godbolt.org/z/a479689Wa
但是程序是否按照标准格式良好，lambda 对象的这种“构造”是否有效？
回答
但是程序是否按照标准格式良好...
该程序有未定义的行为，条件是给实现者留有余地。特别取决于 lambda 的闭包类型
[this](){ return v; };
可以轻松复制；根据[expr.prim.lambda.closure]/2：
闭包类型在包含相应 lambda 表达式的最小块作用域、类作用域或命名空间作用域中声明。[...] 闭包类型不是聚合类型。一个实现可以定义与下面描述的不同的闭包类型，前提是这不会改变程序的可观察行为，除了改变：
- (2.1)闭合类型的大小和/或对齐方式，
- (2.2)闭包类型是否可简单复制([class.prop])，或
- (2.3) 闭包类型是否为标准布局类（[class.prop]）。[...]
这意味着是否满足[bit.cast]/1的约束：
template<class To, class From> constexpr To bit_cast(const From& from) noexcept;约束：
- (1.1)
sizeof(To) == sizeof(From)是true;- (1.2)
is_trivially_copyable_v<To>是true; 和- (1.3)
is_trivially_copyable_v<From>是true。
是实现定义的。
... lambda 对象的这种“构造”是否有效？
由于 [expr.prim.lambda.closure]/2.1 还指出闭包类型的大小和对齐方式是实现定义的，std::bit_cast因此根据[bit .cast]/2 :
返回： 类型的对象
To。隐式创建嵌套在结果中的对象 ([intro.object])。结果的值表示的每一位都等于 from 的对象表示中的对应位。结果的填充位未指定。对于结果和其中创建的每个对象，如果没有与所产生的值表示对应的对象类型的值，则行为是未定义的。如果有多个这样的值，则未指定生成哪个值。
然而，对于任何类型的实际用途，我认为如果一个构造具有以实现余地细节为条件的未定义行为（除非可以使用所述特征查询这些），那么应该合理地认为该构造具有未定义行为，除非可能对于编译器的内部 C++（例如 Clang 前端）实现，这些实现细节是已知的。
- @ user202729 确实，lambas 闭包大小的实现大小更改可能会使（看似）格式良好的程序（如 OP）变得可诊断格式错误，或者更糟的是，未定义。考虑到实现者实现 lambda 的闭包类型的余地，在这些类型的实例上使用诸如 `std::bit_cast` 之类的低级操作似乎本质上是危险的。如果我对上述的解释确实正确，即使在 Lamba 对象上使用 `std::bit_cast` 的（危险）练习可以是格式良好的，也是不合理的。