C++11 lambda 实现和内存模型

我想要一些有关如何正确思考 C++11 闭包和std::function就它们如何实现以及如何处理内存而言。

尽管我不相信过早优化，但我确实有在编写新代码时仔细考虑我的选择对性能影响的习惯。我还进行了大量的实时编程，例如在微控制器和音频系统上，需要避免非确定性的内存分配/释放暂停。

因此，我想更好地理解何时使用或不使用 C++ lambda。

我目前的理解是，没有捕获闭包的 lambda 与 C 回调完全相同。但是，当通过值或引用捕获环境时，会在堆栈上创建一个匿名对象。当必须从函数返回值闭包时，可以将其包装在std::function。在这种情况下，闭包内存会发生什么情况？是从栈复制到堆吗？每当std::function被释放，即它是否像引用计数一样std::shared_ptr?

我想象在实时系统中我可以设置一个 lambda 函数链，将 B 作为延续参数传递给 A，以便处理管道A->B被建造。在这种情况下，A 和 B 闭包将被分配一次。虽然我不确定这些是否会分配在堆栈或堆上。然而，总的来说，这在实时系统中使用似乎是安全的。另一方面，如果 B 构造某个返回的 lambda 函数 C，则 C 的内存将被重复分配和释放，这对于实时使用来说是不可接受的。

在伪代码中，DSP 循环，我认为这将是实时安全的。我想执行处理块 A，然后执行 B，其中 A 调用其参数。这两个函数都返回std::function物体，所以f将是一个std::function对象，其环境存储在堆上：

auto f = A(B);  // A returns a function which calls B
                // Memory for the function returned by A is on the heap?
                // Note that A and B may maintain a state
                // via mutable value-closure!
for (t=0; t<1000; t++) {
    y = f(t)
}

我认为在实时代码中使用可能不好：

for (t=0; t<1000; t++) {
    y = A(B)(t);
}

我认为堆栈内存可能用于闭包：

freq = 220;
A = 2;
for (t=0; t<1000; t++) {
    y = [=](int t){ return sin(t*freq)*A; }
}

在后一种情况下，闭包是在循环的每次迭代中构造的，但与前面的示例不同的是，它很便宜，因为它就像函数调用一样，不进行堆分配。此外，我想知道编译器是否可以“解除”闭包并进行内联优化。

它是否正确？谢谢。

我目前的理解是，没有捕获闭包的 lambda 与 C 回调完全相同。但是，当通过值或引用捕获环境时，会在堆栈上创建一个匿名对象。

不;这是always在堆栈上创建的未知类型的 C++ 对象。无捕获 lambda 可以是转换的到函数指针中（尽管它是否适合 C 调用约定取决于实现），但这并不意味着它is函数指针。

当必须从函数返回值闭包时，可以将其包装在 std::function 中。在这种情况下，闭包内存会发生什么情况？

lambda 在 C++11 中没有什么特别的。它是一个像任何其他对象一样的对象。 lambda 表达式会产生一个临时值，可用于初始化堆栈上的变量：

auto lamb = []() {return 5;};

lamb是一个堆栈对象。它有一个构造函数和析构函数。它将遵循所有 C++ 规则。的类型lamb将包含捕获的值/引用；它们将是该对象的成员，就像任何其他类型的任何其他对象成员一样。

您可以将其交给std::function:

auto func_lamb = std::function<int()>(lamb);

在这种情况下，它将得到一个copy的价值lamb. If lamb按价值捕获任何东西，就会有这些价值的两个副本；一进lamb，以及其中一func_lamb.

当当前范围结束时，func_lamb将被摧毁，随后lamb，按照清理堆栈变量的规则。

您可以轻松地在堆上分配一个：

auto func_lamb_ptr = new std::function<int()>(lamb);

a 的内容的内存到底在哪里std::functiongo 是依赖于实现的，但是所采用的类型擦除std::function通常需要至少一次内存分配。这就是为什么std::function的构造函数可以采用分配器。

每当 std::function 被释放时它是否被释放，即它是否像 std::shared_ptr 一样进行引用计数？

std::function存储一个copy其内容。就像几乎所有标准库 C++ 类型一样，function uses 值语义。因此，它是可复制的；当它被复制时，新的function对象是完全独立的。它也是可移动的，因此任何内部分配都可以适当地转移，而不需要更多的分配和复制。

因此不需要引用计数。

您所说的其他所有内容都是正确的，假设“内存分配”等于“在实时代码中使用不好”。