整合库时如何将类非静态成员函数用作回调函数？

我正在整合两个独立库：一个是实现了Nelder-Mead方法的数值优化器，另一个是传感器校准库。优化器要求传入回调函数指针执行优化操作，但传感器库的回调是类的非静态成员函数，编译时会报错：error: invalid use of non-static member function。

以下是简化后的示例代码：

optimize.h #

#pragma once

double Optimizer(      double  (*func)(const double&),
                 const double& arg)
{
    return func(arg);
}

testLib.h #

#pragma once

class Calibrator
{
public:
    double testFun(const double& arg);
    double doThing();
    
    double x = 9.8;
};

testLib.cpp #

#include "testLib.h"
#include "optimize.h"

double Calibrator::testFun(const double& arg)
{
    x *= arg;
    return x;
}

double Calibrator::doThing()
{
    return Optimizer(testFun,
                     10);
}

需要解决该问题，且尽量不通过彻底重构两个库的方式实现。

方法1：静态包装函数+类实例指针 #

非静态成员函数隐含this指针，无法直接转换为普通函数指针。可以通过静态包装函数+类静态指针传递当前实例，间接调用成员函数：

修改testLib.h：

#pragma once

class Calibrator
{
public:
    double testFun(const double& arg);
    double doThing();
    
    double x = 9.8;
private:
    static inline Calibrator* currentInstance = nullptr;
    static double wrapperFun(const double& arg);
};

修改testLib.cpp：

#include "testLib.h"
#include "optimize.h"

double Calibrator::testFun(const double& arg)
{
    x *= arg;
    return x;
}

double Calibrator::wrapperFun(const double& arg)
{
    return currentInstance->testFun(arg);
}

double Calibrator::doThing()
{
    currentInstance = this;
    return Optimizer(wrapperFun, 10);
}

注意：多线程场景下需要加锁保护currentInstance，避免实例被覆盖。

方法2：修改优化器支持std::function（推荐） #

如果允许对优化器库做微小改动，将函数指针替换为std::function，可以更优雅地处理成员函数：

修改optimize.h：

#pragma once
#include <functional>

double Optimizer(std::function<double(const double&)> func,
                 const double& arg)
{
    return func(arg);
}

修改testLib.cpp的doThing方法：

double Calibrator::doThing()
{
    return Optimizer([this](const double& arg) { return this->testFun(arg); }, 10);
}

这种方式无需全局变量，支持lambda、成员函数、普通函数等多种回调形式，且多线程安全。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者P_B