为什么 C++11 不支持 'std::function<void(int, ...)>'？

Question

#include <functional>

void f1(int)
{}

void f2(int, ...)
{}

int main()
{
    std::function<void(int)>      g1 = f1; // OK.
    std::function<void(int, ...)> g2 = f2; // Error! Not standard C++!
}

为什么C++11不提供专门的模板类如下：

template<class ResultType, class... ArgTypes>
class function<ResultType(ArgTypes......)>
{
    // ... ... ...
};

Answer 1

我并不是要提供未提供该专业化的最终原因（我不知道），但也许我可以暗示在尝试实施它时可能遇到的一些技术障碍。这有望让您了解为什么没有专业化。

让我们首先考虑如何实现std::function<> 类模板本身。其设计基础的类型擦除技术可以概括如下（这只是一个说明性的简化，实际实现要复杂得多）：

#include <memory>

template<typename T>
struct function { };

template<typename R, typename... Args>
struct function<R(Args...)>
{

public:

    template<typename F>
    function(F&& f) : _holder(
        new holder<typename std::decay<F>::type>(std::forward<F>(f))
        )
    { }

    R operator () (Args&&... args)
    { _holder->call(std::forward<Args>(args)...); }

private:

    struct holder_base
    { virtual R call(Args&&... args) = 0; };

    template<typename F>
    struct holder : holder_base
    {
        holder(F&& f) : _f(std::forward<F>(f)) { }
        R call(Args&&... args) { return _f(std::forward<Args>(args)...); }
        F _f;
    };

    std::unique_ptr<holder_base> _holder;
};

现在让我们看看省略号的特化是什么样子的。首先，提供给可变参数函数的参数的数量和类型在该函数的签名中不是固定的。因此，我们专用模板的调用运算符必须是一个接受任意数量和类型参数的函数模板：

template<typename R, typename... Args>
struct function<R(Args.......)>
{
    ...

    template<typename... Ts>
    R operator () (Args&&... args, Ts&&... ts)
    { _holder->call(std::forward<Args>(args)..., std::forward<Ts>(ts)...); }

    ...

这反过来又迫使我们将holder<> 的调用运算符设为可变参数函数模板。但是，为了实现类型擦除，同一个调用运算符必须是virtual，而C++中的函数模板不能是virtual。

如果可变参数（我在这里谈论的是省略号）可以很容易地转发，而不必重复可变模板参数和完美转发，事情肯定会更容易。我不知道实现这一点的简单方法，尤其是如果没有其他参数传递给函数，而不是匹配可变参数列表的参数。