C++中lambda使用mutable关键字详解

在《C++初学者指南-5.标准库(第二部分)–更改元素算法》中，讲“generate”算法时有下面这段代码：

auto gen = [i=0]() mutable { i += 2; return i; };
std::vector<int> v;
v.resize(7,0);
generate(begin(v)+1, begin(v)+5, gen);
for (int x : v) { cout << x << ' '; }  // 0 2 4 6 8 0 0

第一行的lambda中使用了mutable关键字，很多人不知道其中含义，这里详细解释一下。
lambda表达式，最终会被C++编译器转换成一个匿名函数类，函数类又叫仿函数，就是重载了函数调用符：operator()的类。
可以像函数一样使用这个类的对象实例。在编译器的转换中会默认将值捕获方式的lambda转换的operator()函数的cv限定符设为const，
也就是operator()函数内是不能修改捕获的变量值的，匿名类中的重载operator()成员函数就是lambda函数本体。如果lambda表达式未使用mutable修饰，则operator()函数是const类型的，使用mutable可以解除该限制。这样就可以在lambda内修改捕获的变量值了。
我们通过Complie Explorer的反汇编功能可以清楚的看到这一点：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main () {
    auto gen = [i=0]() mutable { i=i+2; return i; };
    std::cout << gen() << "\n";
}

反汇编后如下：

main::{lambda()#1}::operator()():    //注意operator()函数定义时没有const
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     eax, DWORD PTR [rax]
        lea     edx, [rax+2]
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     DWORD PTR [rax], edx
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     eax, DWORD PTR [rax]
        pop     rbp
        ret
.LC0:
        .string "\n"
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     DWORD PTR [rbp-4], 0
        lea     rax, [rbp-4]
        mov     rdi, rax
        call    main::{lambda()#1}::operator()()          
        mov     esi, eax
        mov     edi, OFFSET FLAT:std::cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC0
        mov     rdi, rax
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        mov     eax, 0
        leave
        ret

我们再看一下不加mutable的代码：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main () {
    auto gen = [i=0]() { return i; };
    std::cout << gen() << "\n";
}

反汇编如下：

main::{lambda()#1}::operator()() const:  //注意定义函数时有const
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     eax, DWORD PTR [rax]
        pop     rbp
        ret
.LC0:
        .string "\n"
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     DWORD PTR [rbp-4], 0
        lea     rax, [rbp-4]
        mov     rdi, rax
        call    main::{lambda()#1}::operator()() const
        mov     esi, eax
        mov     edi, OFFSET FLAT:std::cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
        mov     esi, OFFSET FLAT:.LC0
        mov     rdi, rax
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)
        mov     eax, 0
        leave
        ret

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