为何无法通过点运算符直接引用未调用的非静态成员函数？

#include <iostream>
#include <functional>

class Foo {
private:
    int m_num;
    char m_letter;

public:
    explicit Foo(int a, char c)
        : m_num(a), m_letter(c)
    {}

    int const& num() const { return m_num; }
    char const& letter() const { return m_letter; }

    void do_something(void) { 
        std::cout << m_num << ", " << m_letter << "\n";
    }
};

int main(void) {
    Foo foo(7, 'z');

    // 无法编译
    // std::function<void(void)> member_func1 = foo.do_something; 
    
    std::function<void(void)> member_func2 = [&foo]() -> auto {
        foo.do_something();
    };

    std::function<void(Foo&)> member_func3 = std::mem_fn(&Foo::do_something);
}

尝试编译被注释的代码行时，会得到错误：reference to non-static member function must be called，提示非静态成员函数必须被调用。目前可以通过lambda包装（绑定对象）或std::mem_fn（生成需传对象的函数器）两种方式解决，但希望能直接用auto member_func = foo.do_something;这种简洁写法，以下是相关原因和标准限制的解释：

核心原因：C++语言的明确性设计与歧义避免 #

• 非静态成员函数的本质：所有非静态成员函数都隐含一个this指针参数，调用时必须绑定到某个类对象。foo.do_something这种写法在C++语法中，默认被解释为调用该成员函数（即需要加()执行），而非获取一个绑定了foo的可调用对象。如果允许省略()直接获取绑定函数，会和"调用函数"的语法产生歧义。
• 意图的二义性：编译器无法从auto member_func = foo.do_something;这句话中判断你的真实意图：
  1. 是想生成一个绑定了foo的闭包（不需要再传对象，直接调用member_func()即可）；
  2. 还是想获取成员函数的指针（后续需要传对象调用，比如member_func(foo)）。
     这两种情况的类型完全不同，C++作为静态类型语言，要求必须明确表达意图，不能依赖编译器猜测。

C++标准中的相关限制 #

C++标准规定，非静态成员函数的名字不能直接作为表达式生成可调用对象：

• 若要获取成员函数指针，必须使用取地址操作符：&Foo::do_something，得到的类型是void(Foo::*)()；
• 若要生成绑定对象的可调用对象，必须显式通过lambda、std::bind或std::mem_fn等工具实现，这些工具会明确捕获对象或要求传入对象，消除二义性。

实现层面的可行性 #

从技术上看，编译器完全有能力实现auto member_func = foo.do_something;这种语法（比如默认生成绑定对象的闭包），但C++标准委员会选择不支持这种写法，核心原因是语言设计的保守性和明确性原则：避免隐式行为带来的意外，让程序员的代码意图清晰可见。如果允许隐式绑定，可能会导致开发者意外捕获对象的引用/值，引发生命周期问题（比如lambda捕获引用时对象提前销毁），而显式写法能强制开发者考虑这些细节。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zebra14420