C++中的Mutable Lambda是什么？（如何修改按值捕获的变量）

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。

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++ 或 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，called 是 static 局部变量，和捕获无关。真正需要 mutable 的例子是：

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：mutable 和 const 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：

• 把 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。