为什么允许签名为void(X)的std：：函数绑定到void f(X&&)的函数？

Question

在下面的代码中，为什么允许std::function 绑定到函数void f(X&&)？

#include <functional>
struct X {};

void f1(X x) {}
void f2(X& x) {}
void f3(const X&) {}
void f4(X&& x) {}

int main()
{
    X x;
    
    f1(x);  // ok
    f2(x);  // ok
    f3(x);  // ok
//    f4(x);  // doesn't compile

    std::function<void (X)> ff1(f1);    // ok
    //std::function<void (X)> ff2(f2);  // doesn't compile
    std::function<void (X)> ff3(f3);    // ok
    std::function<void (X)> ff4(f4);    // ok... why?

    return 0;
}

演示

为什么允许这样做的直觉是什么，std::function如何实现它，以及当您向std::function传递一个lvalue参数，然后它调用接受rvalue引用的函数时，它实际上意味着什么？

Answer 1

您可能知道，std::function类型是任何类函数类型的多态包装器。其中包括函数指针、带有运算符()的类和lambdas。

由于它必须实现类型擦除，它只检查您发送的内容是否可以使用它接收的参数调用。类型擦除将简单地隐式执行转换，就像任何函数调用一样。

如果查看std::function::function的cppreference页面，您将注意到以下要求：

5）使用std::move(f)初始化目标。如果f是指向函数的空指针或指向成员的空指针，则*This在调用后将为空。除非f可用于参数类型args...和返回类型r调用，否则此构造函数不参与重载解析。

实际上，类型x的表达式完全可以绑定到类型x&的rvalue引用。试试看：

X&& x = X{};

// likewise, both prvalue and xvalue works:
f4(X{});
f4(std::move(x));

在本例中，x{}是x类型的prvalue。rvalue-reference可以绑定到这样的临时引用。

在std::function中，每个参数都被转发。转发不保留prvalue-ness，而是转发rvalue-ness。这对于有效地为x和x&使用相同的表达式来调用您的函数是有效的。如果不将临时值复制到新的prvalue临时值中，则无法转发prvalue-ness，这将破坏转发。

隐式转换可以更进一步：从double到int。事实上，如果您将浮动类型发送给一个使用int的函数，那么C++将执行隐式转换。std::function实现也不能免受这种影响。请考虑以下示例：

#include <functional>
#include <cstdio>

int main() {
    auto const f = std::function<void(double)>{
        [](int a) {
            std::printf("%d", a);
        }
    };

    f(9.8); // prints 9

    return 0;
}

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