c++ - 如何为模板回调参数强制执行特定签名

Question

我希望能够在使用模板化回调参数时强制执行特定的回调签名。目标有三方面:

1. 在用户调用点得到一个编译器错误，而不是深入到接受回调的方法。
2. 遵守最小意外原则，防止用户提供返回值的回调，而使用回调的实现不会检查其值等(精确签名匹配)
3. 尽可能使用地道的 C++ 和最佳实践。高效。

来自 C#，我首先尝试像这样模仿 Action 和 Func 类:

template<typename ...TArgs> using Action = std::function<void(TArgs...)>;
template<typename TRet, typename ...TArgs> using Func = std::function<TRet(TArgs...)>;

这工作正常，除了它使用 std::function ，我听说要避免这个“简单”任务(失败 #3)。另外，不幸的是，它也没有满足我上面的#2 要求:

void DoActionStuff(Action<int, float> callback)
{
    callback(1, 2.0);
}

void DoFuncStuff(Func<float, int, float> callback)
{
    float result = callback(1, 2.0);
    if (result > 100.0) { throw runtime_error("derp"); };
}

DoActionStuff([](int x, float y) { cout << x << " " << y << endl; }); // OK
DoActionStuff([](int x, float y) { cout << x << " " << y << endl; return x * y; }); // No error :( Why not?

DoFuncStuff([](int x, float y) { cout << x << " " << y << endl; }); // OK - We get a compiler error right here at the call-site for this one...
DoFuncStuff([](int x, float y) { cout << x << " " << y << endl; return x * y; }); // OK

我如何通过执行以下操作来满足所有 3 个要求？有没有什么好的 trait 魔法可以用来为该方法提供更好的签名，以准确传达所需的回调类型？

template<typename TCallback>
void DoStuff(TCallback callback) { ... } // Unnecessarily burdens the client of this api (they have no idea the signature to use here)

Answer 1

老实说，我会坚持你的第一直觉，而不是类型别名:

void DoAction(std::function<void(int, float)> );
void DoFuncStuff(std::function<float(int, float)> );

在调用站点上可以清楚地看到这些函数的期望，它们已经为您进行了有效性检查。他们不会完全检查签名 - 但这真的是您想要的吗？ DoAction() 的可调用对象的任何返回值都将被忽略，参数类型将允许隐式转换。但这在 C++ 中无处不在^†。此外，这允许更复杂的构造，例如传递通用 lambda:

DoFuncStuff([](auto i, auto f){ return f; }); // really want to disallow this?

你当然可以这样写:

// function pointer case
template <class R, class... Args> std::true_type check_member(R (*)(Args...) );

// function object case
template <class F, class R, class... Args> std::true_type check_member(R (F::*)(Args...) );
template <class F, class R, class... Args> std::true_type check_member(R (F::*)(Args...) const );
template <class R, class... Args, class F> auto check_member(F& ) -> decltype(check_member<F, R, Args...>(&F::operator()));

// failure case
template <class... > std::false_type check_member(...);

template <class F>
void DoAction(F f) {
    static_assert(
        decltype(check_member<void, int, float>(f))::value,
        "invalid signature"
    );

    // body
}

但这远没有您最初的想法那么清晰。您需要 check_member 来正确处理重载和模板化的 operator()。

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^†通常对某些异常(exception)情况取模。