与函数指针、__cdecl 和模板混淆

Question

在 Visual Studio 2019 中，我编写了以下测试代码，但结果让我很困惑。

#include <iostream>
using namespace std;

template<class T, class Func>
int call(T x, Func f) { return f(x); }

int square(int x) { return x * x; }

int main() {

    int (*func0) (int) = square; // line 0, OK
    //int (func1)(int) = square; // line 1, wrong

    int (__cdecl *func1) (int)  = square; // line 2, OK
    //int (__cdecl func2)(int) = square; // line 3, wrong

    cout << ((int(__cdecl*)(int)) square)(5) << endl; // line 4, OK
    //cout << ((int(__cdecl)(int)) square)(5) << endl; // line 5, wrong

    cout << call<int, int (*)(int)>(5, square) << endl; // line 6, OK
    //cout << call<int, int ()(int)>(5, square) << endl; // line 7, wrong

    cout << call<int, int(__cdecl*)(int)>(5, square) << endl; // line 8, OK
    cout << call<int, int(__cdecl)(int)>(5, square) << endl; // line 9, OK

    return 0;
}

（我知道使用call时可以省略类型，但这是一个实验。）

我以为我能够理解从第 0 行到第 7 行的所有内容。我想到的是 square 是一个函数指针，因此它应该具有 int (*) (int) 或 int(__cdecl*) (int) 类型，而这两个要么相同，要么可以相互转换（我没有改变项目的调用约定，所以默认是__cdecl）。

然而，令我惊讶的是第 8 行和第 9 行都能正确编译和运行。为什么会这样？

通过比较第 6、7 行和第 8、9 行，我认为问题出在添加 __cdecl，但在 Microsoft Docs 中没有提到这样的内容。

---

然后我打印出类型：

    // ...
    cout << typeid(square).name() << endl; // output: int __cdecl(int)
    cout << typeid(*square).name() << endl; // output: int __cdecl(int)
    cout << typeid(&square).name() << endl; // output: int(__cdecl*)(int)

    cout << (typeid(square) == typeid(int(*) (int))) << endl; // output: false
    cout << (typeid(square) == typeid(int(__cdecl) (int))) << endl; // output: true
    cout << (typeid(square) == typeid(int(__cdecl*) (int))) << endl; // output: false

    cout << (typeid(square) == typeid(*square)) << endl; // output: true
    // ...

看来square 确实有int (__cdecl) (int) 类型。另外，我不明白为什么square 和*square 是同一类型...

有人可以向我解释这些现象吗？

Answer 1

square 和 *square 是同一类型，因为函数会像数组一样衰减到指针，但在某些上下文中（就像数组一样）除外。特别是，在typeid 和& 下抑制衰减，但在* 下没有，所以typeid(square) 给你square、int (__cdecl)(int) 的类型，而typeid(*square) 表示typeid(*&square) 表示@987654331 @ 给出了同样的东西。这导致了一个奇怪的事实，即您可以编写任意数量的*s，但它们都不会执行任何操作：*************square 与 square 相同。

现在，对于剩下的问题，您写的类型“函数采用int 返回int”是错误的。 int ()(int) 的意思是“不带参数的函数返回带int 的函数返回int”。你想要int(int)。然后这个工作：

cout << call<int, int(int)>(5, square) << "\n"; // line 7, fixed (FYI: endl is not normally necessary)

因为现在call 有参数列表(int x, int f(int))，并且函数类型的参数声明自动调整为具有指向函数类型的指针，使得call<int, int(int)> 在功能上与call<int, int (*)(int)> 相同。 （这不适用于变量声明或强制转换，因此第 1、3、5 行仍然不正确。）额外的括号导致类型被误解。第 9 行有效，因为将 __cdecl 放在括号内可以使它们不会被误解（它们不是函数声明符，而是分组符号）。

cout << call<int, int (__cdecl)(int)>(5, square) << "\n"; // line 9, OK

再次调整call的参数类型。 int (__cdecl f)(int) 变为 int (__cdecl *f)(int)，这使得第 9 行在功能上与第 8 行相同。

Answer 2

该行的错误：

int (func1)(int) = square; // line 1, wrong

是你缺少一个'*'，它必须是：

int (*func1)(int) = square; // line 1, wrong

与

相同

//int (__cdecl func2)(int) = square; // line 3, wrong

cout << ((int(__cdecl)(int)) square)(5) << endl; // line 5, wrong

需要

cout << ((int(__cdecl*)(int)) square)(5) << endl; // line 5, wrong