如何将成员函数模板作为模板参数传递？

背景代码 #

我有如下静态模板成员函数：

class Foo
{
public:
  template<typename... Args>
  static void bar(const Args&... args)
  {
    /* code */
  }
};

希望将它作为模板参数传递给Example类的doStuff成员函数，初始的doStuff定义如下：

class Example
{
public:
  template<typename... Args, typename T> 
  void doStuff(const Args&... args)
  {
    T(args...);
  }
};

尝试的解决方案 #

我尝试过两种写法，第一种：

class Example
{
public:
  template<typename... Args, typename C, void (C::*F)(Args&...)>
  void doStuff(const Args&... args)
  {
    (C::F)(args...);
  }
};

后来考虑到bar的参数是const Args&，调整了签名：

template<typename... Args, typename C, void (C::*F)(const Args&...)>

但都没有解决问题。我怀疑是没有为参数F定义正确的模板，也考虑过用lambda，但不想采用这种方式。

最小可复现示例 #

class Foo
{
public:
  template<typename... Args>
  static void bar(const Args&... args)
  {
    /* code */
  }
};

class Example
{
public:
  template<typename... Args, typename C, void (C::*F)(Args&...)>
  void doStuff(const Args&... args)
  {
    (C::F)(args...);
  }
};

class SomeClass
{
public:
  Example ex {};

  template<typename... Args>
  void someFunc(const Args&... args)
  {
    ex.doStuff<Args..., Foo, &Foo::bar>(args...);
  }
};

int main()
{
  SomeClass sc {};
  sc.someFunc("Some ", "Arguments ", "Here");
  return 0;
}

问题分析与解决 #

核心问题是：&Foo::bar是一个模板函数，在未显式实例化前没有具体的函数地址，而原模板参数只接受普通的成员函数指针，无法匹配模板函数的地址。以下是几种可行的解决方案：

方案1：使用C++17 auto模板参数（推荐） #

利用C++17引入的auto模板参数，可以直接接受函数指针，让编译器自动推导类型：

class Example
{
public:
    // 调整模板参数顺序，让编译器先推导Args
    template<auto F, typename... Args>
    void doStuff(const Args&... args)
    {
        F(args...);
    }
};

调用时无需手动指定Args，编译器会自动推导：

template<typename... Args>
void someFunc(const Args&... args)
{
    ex.doStuff<&Foo::bar>(args...);
}

这里&Foo::bar会被编译器自动实例化为匹配Args类型的版本，完美适配需求。

方案2：显式实例化模板函数指针 #

如果不支持C++17，可以显式指定Foo::bar的模板参数，得到具体的函数指针后再传递：

class Example
{
public:
    template<typename... Args, typename C>
    void doStuff(void (C::*F)(const Args&...), const Args&... args)
    {
        (C::*F)(args...);
    }
};

调用时显式实例化Foo::bar：

template<typename... Args>
void someFunc(const Args&... args)
{
    ex.doStuff<Args..., Foo>(&Foo::bar<Args...>, args...);
}

因为静态成员函数的指针也可以当作普通函数指针使用，所以也可以简化doStuff的参数：

class Example
{
public:
    template<typename... Args>
    void doStuff(void (*F)(const Args&...), const Args&... args)
    {
        F(args...);
    }
};
// 调用时：
ex.doStuff(&Foo::bar<Args...>, args...);

方案3：模板模板参数传递 #

另一种思路是直接传递模板本身，而非函数指针：

class Example
{
public:
    template<typename... Args, template<typename...> class F>
    void doStuff(const Args&... args)
    {
        F<Args...>(args...);
    }
};

调用时传递Foo::bar模板：

template<typename... Args>
void someFunc(const Args&... args)
{
    ex.doStuff<Args..., Foo::bar>(args...);
}

注意这种写法对编译器的兼容性要求较高，部分旧编译器可能不支持将成员模板作为模板模板参数传递。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Luh0