带回调的定制仿函数类的惯用替代方案是什么？

当你查看某个代码库时，如果看到如下代码：

class A {
    virtual ~A() = default;
    virtual void act() = 0;
};

你可能会说：“这本质上就是一个无输入无输出的函数式对象（或仿函数）的接口。完全可以去掉这个类，把如下代码：

void foo(A& a) { a.act(); }

替换为：

template <std::invocable F> 
void foo(F& f) { f(); }

并将所有继承自A的类对象替换为任意可调用对象，用其operator()实现原act()方法的功能。

当然，在C++20之前的代码中也能实现相同效果，用std::enable_if或static_assert()确保只有可调用对象被传入foo()。

现在假设你看到如下基类定义：

class B {
   virtual ~B() = default;

   /// act()完成内部工作后会调用这些回调
   void addCallback(const CallbackType& callback);

   virtual void act();
};

它不仅是一个（有状态的）仿函数，还包含一系列回调函数。

那么可以用哪种泛型惯用法替代如下函数：

void foo(B& b) { b.act(); }

同时避免使用定制类B？

注意事项：

• 可以假设b的具体类型在编译期已知。
• 请不要建议使用所有B子类的std::variant，这不是我想要的方案。

解决方案 #

我们可以通过编译期接口约束的泛型惯用法来替代基类B的继承约束，核心是要求传入的类型必须满足「拥有act()方法」和「拥有addCallback()方法」这两个条件，具体实现分C++20和更早版本两种情况：

C++20 版本（使用概念） #

先定义一个概念来描述符合要求的类型：

#include <concepts>

template<typename T>
concept ActWithCallbacks = requires(T& t, const CallbackType& cb) {
    { t.act() } -> std::same_as<void>;
    { t.addCallback(cb) } -> std::same_as<void>;
};

然后改写foo函数：

template<ActWithCallbacks T>
void foo(T& b) {
    b.act();
}

只要传入的类型T同时拥有void act()和void addCallback(const CallbackType&)成员函数，就能通过编译，完全不需要依赖基类B。

C++20 之前版本（使用SFINAE或静态断言） #

如果需要兼容更早的C++标准，可以用std::enable_if结合decltype做SFINAE约束：

#include <type_traits>

template<typename T>
auto foo(T& b) -> typename std::enable_if_t<
    std::is_same_v<decltype(std::declval<T&>().act()), void> &&
    std::is_same_v<decltype(std::declval<T&>().addCallback(std::declval<const CallbackType&>())), void>
> {
    b.act();
}

或者用static_assert做编译期断言，让错误提示更直观：

template<typename T>
void foo(T& b) {
    static_assert(std::is_same_v<decltype(b.act()), void>, "传入类型必须包含void act()成员函数");
    static_assert(std::is_same_v<decltype(b.addCallback(std::declval<const CallbackType&>())), void>, "传入类型必须包含void addCallback(const CallbackType&)成员函数");
    b.act();
}

额外说明 #

这种方案的优势在于完全基于鸭子类型的编译期检查，不需要继承体系，同时保留了原基类B的接口约束能力。如果后续需要扩展接口要求，只需修改概念或断言条件即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者einpoklum