为什么 std::is_function<T> 会导致编译错误？

Question

您好，我试图在 C++11 中实现类似 C++ 概念的功能 (C++14)。这个想法只是为std::for_each() 算法编写包装函数，我只是检查第三个参数是否是函数。所以我编写了以下代码，但是我无法按应有的方式编译它。我正在使用带有 gcc4.8.1 的 Ubuntu12.04。

test_1.cpp

#include<type_traits>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>


void  display(int& val) {
    std::cout <<val<<std::endl;
}

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)  {
        return std::is_function<T>::value; 
}


template<typename T>
void  check_valid_function(T& a)  {
        static_assert(Is_valid_function(a), "Not The Valid Function");
}



template <class InputIterator, class Function>
Function my_for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f) {
/* Concept Like Implementation to just check whether f is function or not */
            check_valid_function(f);
            return for_each(first, last, f) ;
}


void learn_static_assert_and_typetraits(void)
{
        std::vector<int> vec_x{1,2,3,4,5};
        my_for_each(vec_x.begin(), vec_x.end(), display);
    }


int main(int argc, const char* argv[]) {
        learn_static_assert_and_typetraits();
        return 0;
}

我收到以下编译错误，从中我可以看到 static_assert() 失败，这是不正确的，因为 display 是有效函数。

编译错误

test_3.cpp：在“void check_valid_function(T&) [with T = void (*)(int&)]”的实例化中： test_3.cpp:27:26: 函数 my_for_each(InputIterator, InputIterator, Function) [with InputIterator = __gnu_cxx::__normal_iterator >;函数 = void (*)(int&)]’ test_3.cpp:35:50：从这里需要 test_3.cpp:19:3: 错误：静态断言失败：不是有效函数 static_assert(Is_valid_function(a), "不是有效函数"); ^

---

但是，如果我对另一个 type_traits 函数做同样的事情，我会得到以下正确且预期的错误。

test_2.cpp

#include<type_traits>

template<typename T>
constexpr   bool Is_floating_point(T& a) {
        return std::is_floating_point<T>::value; 
}


template<typename T>
void  f(T& a)  {
        static_assert(Is_floating_point(a), "Non-Float Type  Data");
}


void learn_static_assert_and_typetraits(void) {
        float y{10.0};
        f(y);
        int x{100};
        f(x);
}


int main(int argc, const char* argv[]) {
        learn_static_assert_and_typetraits();
        return 0;
}

编译器输出

test_2.cpp：在“void f(T&) [with T = int]”的实例化中： test_2.cpp:19:6: 从这里需要 test_2.cpp:11:3：错误：静态断言失败：非浮点类型数据 static_assert(Is_floating_point(a), "非浮点型数据"); ^

问题

所以，我想了解为什么我的第一个程序无法正常运行，我的代码/理解中是否存在错误或其他问题。我希望以上数据足以理解我的问题。但是，如果有人想要一些额外的数据，请告诉我。

Answer 1

问题就在这里：

template <class InputIterator, class Function>
Function my_for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f)

通过以下方式调用：

my_for_each(vec_x.begin(), vec_x.end(), display);

这推导出Function（my_for_each）是一个函数指针；对于

void  display(int& val)

推导出的类型是void(*)(int&)。然而，类型特征 std::is_function 会检查传递的类型是否是 函数类型，而不是 函数指针 类型。

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一种解决方法是移除指针：

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)  {
        return std::is_function<typename std::remove_pointer<T>::type>::value; 
}

但是，正如 clang++ 所揭示的，这还不够：

template<typename T>
void  check_valid_function(T& a)  {
        static_assert(Is_valid_function(a), "Not The Valid Function");
}

a 作为函数参数（即使 check_valid_function 是 constexpr!）不是编译时常量，因此它可能不会出现在常量表达式中（在函数内部身体）。因此，Is_valid_function(a) 可能不会显示为对static_assert 的检查。可能可以使用类似于declval 的内容，例如

static_assert(Is_valid_function( declval<T&>() ), "Not The Valid Function");

但不幸的是，declval 不是 constexpr，我不知道如何写一个constexpr 版本。所以，你可以传递一个指针：

static_assert(Is_valid_function(static_cast<T*>(nullptr)),
              "Not a valid function");

为此，你需要重写Is_valid_function如下：

template<typename T>
constexpr   bool  Is_valid_function(T*)  {
        return std::is_function<typename std::remove_pointer<T>::type>::value; 
}

注意：这里传递的参数是一个指向函数指针的指针，但是参数T*推导出T是一个指针到一个函数，和以前一样（因此签名的变化）。如果您选择此解决方案，您可能希望在函数名称中体现这一点。

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其他问题：

1. 标准库算法依赖 ADL

   return for_each(first, last, f) ;
   

   据我所知，这依赖于 ADL。但是迭代器（和函数）不需要在命名空间std（即使是vector::iterator等），所以你不应该依赖ADL：

   return std::for_each(first, last, f);
   

2. 对不需要修改参数的函数使用非常量引用，例如

   constexpr   bool  Is_valid_function(T& a)
   

   如果您不需要修改参数，您应该通过值或常量引用传递它，例如

   constexpr   bool  Is_valid_function(T const& a)
   

3. “错误检查” 如果此代码仅用于教育目的，这不是问题。但是，在尝试检查参数是否对标准库算法有效时，检查传递的参数是否为函数类型是“错误检查”。您应该检查f(*first) 是否格式正确。这允许函数对象并检查参数类型是否为“有效”。