构造函数重载以接受任何函数

Question

我正在尝试创建一个类模板，其构造函数可以将任何类型的函数作为参数，也就是说，它需要一个函数指针（可以是成员函数指针）和相应的函数参数。此外，应该有一个static_assert 来检查函数返回类型（取自函数指针）是否与类模板参数类型匹配。因此，代码应如下所示：

template <class ReturnType>
struct Bar
{
    template <class RetType, class ... ParamType>
    Bar<ReturnType>(RetType (* func)(ParamType ...), ParamType && ... args) :
        package_(std::bind(func, std::forward<ParamType>(args) ...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
    {
        static_assert(std::is_same<ReturnType, RetType>::value,
            "Type mismatch between class parameter type and constructor parameter type");
    }

    template <class RetType, class ObjType, class ... ParamType>
    Bar<ReturnType>(RetType (ObjType::* func)(ParamType ...), ObjType * obj, ParamType && ... args) :
        package_(std::bind(func, obj, std::forward<ParamType>(args) ...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
    {
        static_assert(std::is_same<ReturnType, RetType>::value,
            "Type mismatch between class parameter type and constructor parameter type");
    }

    std::packaged_task<ReturnType()> package_;
    std::function<void()> function_;
    std::future<ReturnType> future_;
};

这个想法是代码针对这些情况进行编译，并允许（通过函数调用运算符）调用Bar::function_ 而不会出错：

struct Foo
{
    int foo(int i) {
        return i;
    }

    int foo() {
        return 1;
    }
};

int foo(int i)
{
    return i;
}

int foo()
{
    return 1;
}

int main()
{
    Foo f = Foo();

    Bar<int> b1(&Foo::foo, &f, 1);
    Bar<int> b2(&Foo::foo, &f);
    Bar<int> b3(foo, 1);
    Bar<int> b4(foo);

    return 0;
}

不幸的是，我在模板元编程方面的经验几乎为零，尽管我在 SO 中遇到了几个问题，并尝试了几种解决问题的方法，例如对构造函数使用更通用的方法

template <class RetType, class ... ParamType>
Bar<ReturnType>(RetType func, ParamType && ... args)

并将其与type_traits 结合以确定返回类型），我还没有找到一种方法来完成这项工作。我可以对允许此功能的构造函数进行哪些更改？

编辑：

max66 的回答解决了我原来的问题，但是，出现了一个新问题，我在上一个问题中没有考虑过。我还希望能够将变量传递给构造函数，如下所示：

int main()
{
    Foo f = Foo();
    int i = 1;

    Bar<int> b1(&Foo::foo, &f, i); // Error
    Bar<int> b2(&Foo::foo, &f, 1); // Ok
    Bar<int> b3(&Foo::foo, &f); // Ok
    Bar<int> b4(foo, i); // Error
    Bar<int> b5(foo, 1); // Ok
    Bar<int> b6(foo); // Ok

    return 0;
}

然而，事实上，在标有Error 的情况下会出现编译器错误。我猜这是因为构造函数中的参数func 使用ParamType 来确定其类型（在b1 和b4 的情况下与实际的ParamTypes 不匹配），但我不知道怎么解决...

Answer 1

您可能想使用std::invoke。它为您处理成员函数指针和常规函数。

作为你可以做的事情的概述：

#include <functional>
#include <type_traits>
#include <utility>

template<typename F>
class Bar
{
    F f_;

public:
    template<typename TF>
    Bar(TF && f)
        : f_{ std::forward<TF>(f) }
    {}

    template<typename... Args>
    decltype(auto) operator()(Args &&... args) {
        return std::invoke(f_, std::forward<Args>(args)...);
    }
};

template<typename F>
auto make_bar(F && f)
{
    return Bar<std::decay_t<F>>{ std::forward<F>(f) };
}

可以这样使用：

auto b1 = make_bar(&f);
auto result = b1(myArg1, myArg2); // etc

auto b2 = make_bar(&Foo::fn);
auto result = b1(foo, arg1);

至少，我建议让Bar 将函数对象类型作为模板参数，这样您就不必使用std::function，但如果您确实想使用您拥有的确切调用语法，也可以使用std::invoke 和std::invoke_result 来完成。

Answer 2

对不起，但是...如果您希望函数的返回类型等于类的模板参数...为什么不简单地强加呢？

我的意思是……你可以用ReturnType代替RetType，如下

template <typename ReturnType>
struct Bar
{
    template <typename ... ParamType>
    Bar<ReturnType> (ReturnType (*func)(ParamType ...), ParamType && ... args)
      : package_(std::bind(func, std::forward<ParamType>(args) ...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
     { }

    template <typename ObjType, typename ... ParamType>
    Bar<ReturnType> (ReturnType (ObjType::* func)(ParamType ...),
                     ObjType * obj, ParamType && ... args)
      : package_(std::bind(func, obj, std::forward<ParamType>(args) ...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
     { }

-- 编辑--

解决第二个问题，如果你对移动参数不感兴趣，可以扔掉std::forward和&&，直接写

template <typename ReturnType>
struct Bar
{
    template <typename ... ParamType>
    Bar<ReturnType> (ReturnType (*func)(ParamType ...), 
                     ParamType const & ... args)
      : package_(std::bind(func, args...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
     { }

    template <typename ObjType, typename ... ParamType>
    Bar<ReturnType> (ReturnType (ObjType::* func)(ParamType ...),
                     ObjType * obj, ParamType const & ... args)
      : package_(std::bind(func, obj, args...)),
        function_([this] { package_(); }),
        future_(package_.get_future())
     { }