为何std::function可以接受数据成员指针？

以下代码提取并简化自std::function相关实现示例：

#include <functional>
#include <iostream>
 
struct Foo
{
    int num_;
};

int main()
{
    const Foo foo(314159);
     // 存储对数据成员访问器的调用
    std::function<int(Foo const&)> f_num = &Foo::num_;
    std::cout << "num_: " << f_num(foo) << '\n';
}

疑问 #

为何上述代码中的std::function可以接受数据成员指针，且f_num(foo)能够正常运行？

原因解析 #

这是因为std::function的模板构造函数通过SFINAE机制，判断传入的可调用对象（包括数据成员指针）是否能匹配自身的签名。

你核查到的构造函数实现（以MSVC版本为例）如下：

#if _USE_FUNCTION_INT_0_SFINAE
    template <class _Fx, typename _Mybase::template _Enable_if_callable_t<_Fx&, function> = 0>
#else // ^^^ _USE_FUNCTION_INT_0_SFINAE // !_USE_FUNCTION_INT_0_SFINAE vvv
    template <class _Fx, class = typename _Mybase::template _Enable_if_callable_t<_Fx&, function>>
#endif // _USE_FUNCTION_INT_0_SFINAE
    function(_Fx _Func) {
        this->_Reset(_STD move(_Func));
    }

其中_Enable_if_callable_t是核心判断逻辑：数据成员指针&Foo::num_的调用规则是**需要传入一个Foo类型的对象（或引用）**来获取成员值，而std::function<int(Foo const&)>的签名恰好是“接受const Foo&，返回int”，二者的调用行为完全匹配——调用f_num(foo)等价于直接访问foo.num_，这是C++标准允许的隐式适配：数据成员指针会被当作特殊的函数对象，接受类实例引用并返回成员取值。

std::function内部会通过_Reset函数将数据成员指针包装成符合自身签名的可调用实体，最终让f_num(foo)能够正常执行并返回成员值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zhang