传递给 std::function 模板的模板参数究竟代表什么？答案

【问题标题】：What exactly is represented by the template parameter passed to std::function template?传递给 std::function 模板的模板参数究竟代表什么？
【发布时间】：2020-02-19 15:47:03
【问题描述】：

std::function 本身提供了一个很棒的实用程序——它提供了类型擦除，以便一般地存储/提供对可调用对象的访问。它的灵活性很好：

#include <functional>
#include <iostream>

void printer() {
    std::cout << "I print!";
}

int adder(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::function<void()> fun1 = printer;       // fun1() calls printer()
    std::function<int(int, int)> fun2 = adder;  // fun2(1, 2) calls adder(1, 2)

    std::function<void()> fun3 = [](){};        // fun3() will do nothing - same for the lambda
    std::function<int(int, int)> fun4 =
            [](int a, int b) { return a + b; }; // fun4(1, 2) will yield the sum
}

而且，老实说，一切都说得通。 std::function<void()> 表示它是一个 function，它在调用时返回 void 并且不接受 (()) 参数。 std::function<int(int, int)> 同上 - 调用时，它返回一个 int 并需要两个 ints 作为其参数。

虽然直观，但我相信我缺乏对是显式模板参数的基本理解。 void() 或 int(int, int) 到底是什么？它们不能是函数指针，因为当我这样做时：

int main() {
    using type = void();

    type x = printer;
}

我收到以下警告和错误：

main.cpp:15:10: warning: declaration of 'void x()' has 'extern' and is initialized
 type x = printer;
      ^
main.cpp:15:14: error: function 'void x()' is initialized like a variable
 type x = printer;
          ^~~~~~~

嗯，显然它看起来像一个变量 - 我希望它是一个变量。但是，如果我想要一个函数指针，我将不得不这样做：

using type = void(*)();

代替：

using type = void();

省略* 的类型到底是什么？与 std::function 等一起使用时，直观的显式模板参数究竟代表了什么？

【问题讨论】：

嗯，它是……一个函数。
int(int) 是一种类型。 int foo(int) 是该类型的可能函数。 int(*)(int) 是指向该类型的指针。函数有自己的类型，就像对象一样。
@Quentin 好吧，这既非常具体又非常不具体。如果它是一个函数，我可以声明它吗？我可以稍后定义它吗？我可以声明和定义它吗？围绕它的规则是什么？描述围绕它的行为的标准的相关部分是什么？我很高兴阅读：>
请注意type * x = &printer; 是有效的。
@Caleth 非常有用的评论 - 它确实对类型系统有所启发，谢谢！

标签： c++ function-pointers std-function

【解决方案1】：

省略 * 的类型到底是什么？

考虑一下。 “后跟”* 的类型表示“指向该类型的指针”。如果您没有使用*“关注”一个类型，那么该类型就意味着该类型。所以如果你有一个函数指针，那么它就是一个指向...函数类型的指针。

因此，像void() 这样的类型是函数类型。

函数类型不同于对象类型，但它们仍然是类型。因此，您可以使用它们玩 C++ 允许的大多数基于类型的游戏。但由于它们不是对象类型，所以不能创建函数类型的对象。

【讨论】：

@HTNW 这听起来像是为了std::function而将这种类型放入语言中。
@HTNW：这是一个实现细节，与“那是什么类型？”的问题无关，
@Fureeish 这并不是一个真正的特殊语法，可能只是使用频率较低。有各种各样的种类型不兼容并且使用不同的表示法，包括成员指针和成员函数指针。没有一个或多或少是特别的，尽管可能不太常用。
@HTNW 我同意这个问题似乎与std::function 的工作方式无关，我相信它只是使用std::function 作为函数类型的用例示例来更好地说明在问什么。在我看来，这个问题是关于什么是函数类型。无论如何，std::function 如何存储它是可调用的东西并不会真正影响它在概念上的思考方式。正如 Nicol Bolas 所说，这是一个实现细节。
@Fureeish 更准确地说，括号不会像在数学表达式中那样对术语进行“分组”。此处使用它们的方式与声明或调用函数时相同，用于分隔函数参数列表。

【解决方案2】：

void() 或 int(int, int) 到底是什么？

它们是函数类型。例如。如果您声明void foo()，则foo 的类型为void()：

#include <type_traits>

int main() {
  static_assert(std::is_function_v<int(int, int)> &&
                std::is_function_v<void()> &&
                std::is_same_v<decltype(main), int()>);
}

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【讨论】：