能否实现类似std::invoke的函数，自动以默认构造类型调用参数？

完全可以实现这样的函数，核心思路是通过模板元编程提取可调用对象的参数类型，自动生成对应类型的默认构造值作为实参，再传递给std::invoke完成调用。

完整实现代码 #

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>
#include <utility>

// 函数特质模板：提取可调用对象的参数类型
template<typename T>
struct function_traits : function_traits<decltype(&T::operator())> {};

// 处理const版本的仿函数operator()
template<typename Class, typename Ret, typename... Args>
struct function_traits<Ret(Class::*)(Args...) const> {
    using args = std::tuple<Args...>;
};

// 处理非const版本的仿函数operator()
template<typename Class, typename Ret, typename... Args>
struct function_traits<Ret(Class::*)(Args...)> {
    using args = std::tuple<Args...>;
};

// 处理普通函数指针
template<typename Ret, typename... Args>
struct function_traits<Ret(*)(Args...)> {
    using args = std::tuple<Args...>;
};

// 辅助实现函数：利用索引序列展开参数
template<typename F, std::size_t... Is>
auto invoke_with_defaults_impl(F&& f, std::index_sequence<Is...>) {
    using ArgsTuple = typename function_traits<std::decay_t<F>>::args;
    return std::invoke(std::forward<F>(f), std::tuple_element_t<Is, ArgsTuple>{}...);
}

// 对外接口函数
template<typename F>
auto invoke_with_defaults(F&& f) {
    using ArgsTuple = typename function_traits<std::decay_t<F>>::args;
    constexpr auto ArgsCount = std::tuple_size_v<ArgsTuple>;
    return invoke_with_defaults_impl(std::forward<F>(f), std::make_index_sequence<ArgsCount>{});
}

// 测试用仿函数
struct Test{
    void operator()(int i) {
        std::cout << std::to_string(i) << "\n";
    }
};

// 测试多参数普通函数
void multi_param_func(std::string s, double d) {
    std::cout << "String: " << s << ", Double: " << d << "\n";
}

int main(){
    Test test;
    invoke_with_defaults(test); // 输出0

    invoke_with_defaults(multi_param_func); // 输出String: , Double: 0
    return 0;
}

关键部分说明 #

1. function_traits模板：

   • 针对不同类型的可调用对象（仿函数、普通函数指针）做特化，提取出调用时需要的参数类型，并打包成std::tuple类型args。
   • 分别处理了const/非const版本的仿函数operator()，确保覆盖常见的仿函数场景。

2. invoke_with_defaults_impl辅助函数：

   • 利用std::index_sequence生成参数索引，通过std::tuple_element_t逐个取出参数类型，构造默认值（{}），最后通过折叠表达式展开所有参数传递给std::invoke。

3. 对外接口invoke_with_defaults：

   • 推导可调用对象的参数数量，生成对应的索引序列，转发给辅助函数完成实际调用。

注意事项 #

• 要求所有参数类型必须支持默认构造，如果某个参数类型没有默认构造函数，编译会直接报错，这是符合预期的行为。
• 支持C17及以上版本，因为用到了std::index_sequence、std::tuple_size_v等C17特性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kekpirat