C++标准能否允许以自由函数形式调用成员函数？是否存在矛盾？

问题背景 #

C++中，成员函数指针必须通过.*（或->*）语法调用，因此无法直接传递给普通高阶函数，例如下方代码会触发编译错误：

#include <vector>

void for_each(auto const& v, auto f) {
  for (auto const& e : v)
    f(e);  // 错误：必须使用 '.*' 或 '->*' 调用成员函数指针，例如 '(... ->* f) (...)'
}

struct Foo {
  void bar();
};

int main() {
  std::vector<Foo> v(10);
  for_each(v, &Foo::bar);  // 尝试传递成员函数指针到高阶函数
}

现有解决方案 #

C++标准库提供两种成熟的解决思路：

• 用std::mem_fn转换成员函数指针：将成员函数指针转为类自由函数风格的可调用对象，即可正常传递给高阶函数：

int main() {
  std::vector<Foo> v(10);
  for_each(v, std::mem_fn(&Foo::bar));  // 编译通过
}

• 修改高阶函数用std::invoke统一调用：std::invoke支持直接调用各类可调用对象（包括成员函数指针），标准库的std::for_each已内置该支持：

void for_each(auto const& v, auto f) {
  for (auto const& e : v)
    std::invoke(f, e);  // 编译通过
}

核心提案：语法层面整合std::mem_fn功能 #

既然当前语法(&Foo::bar)(Foo{})是无效的，能否在C++标准中将其合法化，使其等价于先调用std::mem_fn(&Foo::bar)再执行调用？这相当于把std::mem_fn的工具能力直接整合到语言语法中。

该提案是否具备可行性？会产生哪些不良副作用？目前来看，由于该语法当前本身无效，似乎不会破坏现有正常代码。

潜在兼容性风险：SFINAE依赖 #

撰写问题时，我想到一种可能的兼容性问题：部分代码的SFINAE逻辑依赖于该语法的无效性。比如下方代码中，如果允许(&Foo::bar)(Foo{})，第二个static_assert就会失败：

#include <type_traits>
#include <vector>

struct Foo {
  void bar();
};

template<typename F, typename = void>
struct Trait : public std::false_type {};

template<typename F>
struct Trait<F, std::void_t<decltype(std::declval<F>()(std::declval<Foo>()))>>
    : public std::true_type {};

auto constexpr freeBar = [](Foo){};

int main() {
  static_assert(Trait<decltype(freeBar)>::value);
  static_assert(!Trait<decltype(&Foo::bar)>::value);
}

不过，此前在自答的评论中有人指出，这不能成为阻止该提案的理由——毕竟如果要完全避免破坏依赖SFINAE检测无效代码的现有代码，几乎无法为C++标准添加任何新特性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Enlico