为何std::is_invocable_r_v对void返回类型的表现不符合预期？

在以下代码中，当我在std::is_invocable_r_v中使用非void的返回类型（例如float）时，可以区分两种函数类型，但使用void时却无法正常工作：

#include <type_traits>
#include <iostream>

void process(auto fn) {
    if constexpr (std::is_invocable_r_v<float, decltype(fn)>) {
        std::cout << "float function call (works just fine!)" << std::endl;
        [[maybe_unused]] auto res = fn();
    }
    else {
        std::cout << "void function call" << std::endl;
        fn();
    }

    if constexpr (std::is_invocable_r_v<void, decltype(fn)>) {
        std::cout << "void function call" << std::endl;
        fn();
    }
    else {
        std::cout << "float function call (never works!)" << std::endl;
        [[maybe_unused]] auto res = fn();
    }
}
 
void f1()
{
}

float f2()
{
    return 0.0f;
}

int main() {
    std::cout << "Call for function void f1()" << std::endl;
    process(f1);

    std::cout << "Call for function float f2()" << std::endl;
    process(f2);
}

我已了解该现象的成因，但仍有两个问题待解答：

1. 为何要如此实现？这种反直觉行为的原因是什么？
2. 当无法指定精确类型（如本例中的float）时，最佳的解决方案是什么？

问题1：为何std::is_invocable_r_v<void, TFun>会有这种行为？ #

这种设计是为了匹配C中忽略返回值的常规语义：在C里，你可以直接调用任何有返回值的函数而不使用它的返回值，这完全合法。std::is_invocable_r<void, F, Args...>的设计就是模拟这种场景——它检查的是“能否调用函数并丢弃返回值”，而不是“函数的返回值是否严格等于void”。

举个例子，你可以写f2();（调用返回float的函数却不接收返回值），这在C++里是允许的，所以std::is_invocable_r_v<void, decltype(f2)>会返回true。这种设计让is_invocable_r的语义更贴合实际代码的写法，而不是做严格的类型匹配。

问题2：无法指定精确类型时的最佳解决方案 #

如果你需要严格区分“返回void的函数”和“返回非void的函数”，而不是判断能否忽略返回值，最稳健的方案是直接检查函数的返回类型是否为void，而不是用is_invocable_r。

方案1：自定义类型 trait #

可以自己实现一个trait来判断可调用对象的返回类型是否严格为void：

#include <type_traits>
#include <utility>

template<typename F, typename... Args>
struct returns_void {
    static constexpr bool value = std::is_void_v<std::invoke_result_t<F, Args...>>;
};

template<typename F, typename... Args>
constexpr bool returns_void_v = returns_void<F, Args...>::value;

然后在代码中使用：

void process(auto fn) {
    if constexpr (!returns_void_v<decltype(fn)>) {
        std::cout << "non-void function call" << std::endl;
        [[maybe_unused]] auto res = fn();
    }
    else {
        std::cout << "void function call" << std::endl;
        fn();
    }
}

方案2：直接用std::invoke_result_t判断 #

如果不需要封装，也可以直接在if constexpr里写：

if constexpr (std::is_void_v<std::invoke_result_t<decltype(fn)>>) {
    // 处理void返回的函数
} else {
    // 处理非void返回的函数
}

这两种方案都是严格检查返回类型是否为void，完全符合需求，而且是标准库支持的写法，兼容性和稳健性都很高。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Damir Tenishev