为何std::result_of无法接受函数类型？代码示例解析

以下是测试代码：

int f(int i){ return i; }
int main(){
    cout << std::boolalpha;
    using f_1 = decltype(f);
    using f_2 = decltype((f));
    cout << is_same<std::result_of_t<f_1(int)>, int>::value<< endl; // ERROR
    cout << is_same<std::result_of_t<f_2(int)>, int>::value<< endl; // OK
    return 0;
}

我的分析：decltype(f)会返回函数类型int(int)，decltype((f))会返回函数引用类型int(&)(int)。根据std::result_of的文档说明：

F必须是可调用类型、函数引用或可调用类型的引用。使用ArgTypes...调用F必须是合法表达式。

那这是否意味着函数类型不属于可调用类型？

编译器报错信息如下：

1.23.cpp: In function ‘int main()’:
1.23.cpp:35:38: 错误：‘类型名称’被声明为返回函数的函数
   35 |     cout << is_same<std::result_of_t<f_1(int)>, int>::value<< endl; // ERROR
      |                                      ^~~
1.23.cpp:35:46: 错误：模板参数1无效
   35 |     cout << is_same<std::result_of_t<f_1(int)>, int>::value<< endl; // ERROR
      |                                              ^
1.23.cpp:35:52: 错误：模板参数1无效
   35 |     cout << is_same<std::result_of_t<f_1(int)>, int>::value<< endl; // ERROR
      |                                                    ^

解答 #

函数类型本身不是可调用类型，而函数引用属于合法的可调用类型范畴。

C++标准定义的可调用类型包括：函数指针、函数引用、成员函数指针、成员数据指针，以及重载了operator()的类类型（仿函数）等。单纯的函数类型int(int)是一种不完整类型，你无法直接声明函数类型的变量——任何类似声明都会被自动调整为函数指针。

回到std::result_of的模板参数逻辑：它的参数形式是F(ArgTypes...)，当F是函数类型int(int)时，F(int)等价于int(int)(int)，这是一个“返回函数的函数”类型，而C++明确禁止返回函数类型（仅允许返回函数指针或引用），这正是编译器报错的核心原因。

当F是函数引用int(&)(int)时，F(int)等价于调用该引用指向的函数，最终返回值类型为int，完全符合std::result_of的要求，因此可以正常编译。

总结：

• decltype(f)确实得到函数类型int(int)，但该类型无法直接用于std::result_of的模板参数，会触发非法类型错误。
• decltype((f))得到函数引用类型，属于合法的可调用类型引用，能正常配合std::result_of使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kevin eyeson