为何std::function支持以对象引用作为首个参数调用成员函数？

你对非静态成员函数的本质认知是对的：非静态成员函数确实会隐式将对象指针作为首个参数，比如Foo::bar的实际调用逻辑需要接收一个Foo*类型的隐式参数。但std::function之所以支持用对象引用作为首个参数，核心是它内部做了类型适配包装，具体原理如下：

1. 成员函数指针的调用特性 #

非静态成员函数指针的类型是void (Foo::*)() const（对应示例中的&Foo::bar），这种指针本身就支持两种调用形式：

• 通过对象指针调用：(obj_ptr->*bar_ptr)()
• 通过对象引用调用：(obj_ref.*bar_ptr)()

C++本身允许这两种调用方式，因为引用本质是对象的别名，对引用取地址就能得到对象指针，两种调用的语义完全等价。

2. std::function的内部适配逻辑 #

当你把成员函数指针赋值给std::function<void(Foo&)>时，std::function会生成一个内部包装器。这个包装器在被调用时，会自动将传入的Foo&类型参数转换为Foo*（通过&取地址），然后用成员函数指针的指针调用形式执行逻辑。

换句话说，call_bar_by_reference(foo)的内部执行逻辑等价于：

(foo.*&Foo::bar)();
// 或者更直白的等价写法
(&foo)->bar();

3. 标准对可调用对象的适配支持 #

C++标准规定，std::function的构造和赋值操作，只要传入的可调用对象能被其模板参数指定的调用签名所调用，就允许进行适配。由于成员函数指针既支持通过指针调用，也支持通过引用调用，所以std::function自然支持将成员函数指针适配到这两种参数形式的调用签名上。

示例代码验证 #

#include <iostream>
#include <functional>

struct Foo {
    void bar() const { std::cout << "Foo::bar called " << std::endl; }
};
 
int main() {
    Foo foo;

    // version1: pass the object pointer
    std::function<void(Foo*)> call_bar_by_pointer = &Foo::bar;
    call_bar_by_pointer(&foo);

    // or, version2: pass the object reference
    std::function<void(Foo&)> call_bar_by_reference = &Foo::bar;
    call_bar_by_reference(foo);

    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者QRush