使用std::bind绑定成员函数初始化timer时编译报错求助

尝试在类成员变量中初始化接受可调用对象的timer模板实例，通过std::bind绑定类成员函数，但编译报错，代码及GCC 12.2报错信息如下：

原代码 #

#include <functional>
#include <type_traits>
#include <cstdio>

template <typename Callable>
struct timer
{
    template <typename = std::enable_if_t<std::is_invocable_v<Callable>, void>>
    timer(Callable func)
        : func_ {func}
    {
    }

    void invoke() const {
        func_();
    }

    Callable func_;
};

struct some_struct
{
    void do_something() {
        timer_.invoke();
    }

    void request() {
        printf("Hello\n");
    }

    const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
};

int main()
{
    some_struct obj;
    obj.do_something();
}

GCC 12.2报错信息 #

<source>:31:70: error: expected primary-expression before '*' token
   31 |     const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
      |                                                                      ^
<source>:31:71: error: expected primary-expression before ')' token
   31 |     const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
      |                                                                       ^
<source>:31:73: error: template argument 1 is invalid
   31 |     const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
      |                                                                         ^
<source>:31:123: error: cannot convert '<brace-enclosed initializer list>' to 'const int' in initialization
   31 |     const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
      |                                                                                                                           ^
<source>: In member function 'void some_struct::do_something()':
<source>:24:16: error: request for member 'invoke' in '((some_struct*)this)->some_struct::timer_', which is of non-class type 'const int'
   24 |         timer_.invoke();
      |          

   ^~~~~~

问题分析 #

核心错误在timer_的类型声明中：decltype(std::bind(&some_struct::request, some_struct*))写法完全错误。std::bind的参数需要是具体的表达式（比如对象指针、实例），而some_struct*是类型，不是合法的表达式，编译器无法解析，导致模板参数无效，进而错误地将timer_推断为const int类型，引发后续一系列错误。

修复方案 #

方案一：改用std::function统一可调用类型 #

简化timer结构，使用std::function<void()>作为成员类型，无需在声明时指定bind的具体返回类型，代码更简洁：

#include <functional>
#include <cstdio>

struct timer
{
    timer(std::function<void()> func)
        : func_ {std::move(func)}
    {
    }

    void invoke() const {
        func_();
    }

    std::function<void()> func_;
};

struct some_struct
{
    void do_something() {
        timer_.invoke();
    }

    void request() {
        printf("Hello\n");
    }

    const timer timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
};

int main()
{
    some_struct obj;
    obj.do_something();
}

方案二：正确推导bind的返回类型 #

若坚持使用模板timer，可通过std::declval生成合法的表达式来推导std::bind的返回类型，解决类未完全定义的问题：

#include <functional>
#include <type_traits>
#include <cstdio>

template <typename Callable>
struct timer
{
    template <typename = std::enable_if_t<std::is_invocable_v<Callable>, void>>
    timer(Callable func)
        : func_ {func}
    {
    }

    void invoke() const {
        func_();
    }

    Callable func_;
};

struct some_struct
{
    void do_something() {
        timer_.invoke();
    }

    void request() {
        printf("Hello\n");
    }

    // 用std::declval生成some_struct*类型的表达式，用于推导bind返回类型
    const timer<decltype(std::bind(&some_struct::request, std::declval<some_struct*>()))> timer_ { std::bind(&some_struct::request, this) };
};

int main()
{
    some_struct obj;
    obj.do_something();
}

方案对比 #

• 方案一：std::function可以兼容各种可调用对象（lambda、bind、函数指针等），代码简洁，适合大多数场景，仅存在极轻微的性能开销。
• 方案二：保留模板的类型推导，避免std::function的开销，适合对性能敏感的场景，但写法稍复杂。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者glades