正确使用std::function::target：实现Callable与std::function目标匹配函数

我来帮你解决这个问题——要实现一个能判断std::function的目标是否是传入的Callable对象的test函数，核心难点在于std::function对不同类型Callable的存储方式不一样，我们需要分情况处理函数指针和自定义仿对象。

完整实现代码 #

#include <type_traits>
#include <iostream>
#include <functional>

int foo(int) {return 0;}
int faz(int) {return 0;}

// 给仿对象添加默认的operator==，用于值比较
struct Callable {
    int operator()(int) {return 0;}
    bool operator==(const Callable&) const = default;
} bar, baz;

// 辅助模板：判断类型是否为函数指针
template<typename T>
struct is_function_pointer : std::is_pointer<T> {};

template<typename R, typename... Args>
struct is_function_pointer<R(*)(Args...)> : std::true_type {};

// 针对函数指针的重载
template<class FuncPtr, class F2>
std::enable_if_t<is_function_pointer<std::decay_t<FuncPtr>>::value, bool>
test(FuncPtr&& f1, std::function<F2> f2) {
    using PtrType = std::decay_t<FuncPtr>;
    // 获取std::function内部存储的函数指针的指针
    auto target_ptr = f2.template target<PtrType>();
    // 先检查target不为空（类型匹配），再比较指针值
    return target_ptr != nullptr && *target_ptr == f1;
}

// 针对自定义可调用对象的重载（非函数指针）
template<class CallableObj, class F2>
std::enable_if_t<!is_function_pointer<std::decay_t<CallableObj>>::value, bool>
test(CallableObj&& f1, std::function<F2> f2) {
    using ObjType = std::decay_t<CallableObj>;
    // 获取std::function内部存储的对象的指针
    auto target_ptr = f2.template target<ObjType>();
    // 检查类型匹配，再比较对象值（依赖operator==）
    return target_ptr != nullptr && *target_ptr == f1;
}

int main() {
    std::function<int(int)> f{foo};
    std::cout << std::boolalpha << test(foo, f) << std::endl; // 输出true
    std::cout << std::boolalpha << test(faz, f) << std::endl; // 输出false
    f = bar;
    std::cout << std::boolalpha << test(bar, f) << std::endl; // 输出true
    std::cout << std::boolalpha << test(baz, f) << std::endl; // 输出false
}

关键细节解释 #

1. 区分函数指针与仿对象

   • 我们用is_function_pointer辅助模板来识别函数指针类型，这样可以针对两种Callable类型分别实现逻辑：
     • 函数指针场景：std::function内部直接存储函数指针，target<PtrType>会返回指向该指针的指针。我们需要先判断这个指针不为空（说明类型匹配），再比较内部指针和传入的f1是否相等。
     • 仿对象场景：std::function存储的是仿对象的副本，target<ObjType>返回指向这个副本的指针。我们需要先确认类型匹配，再通过operator==比较副本和传入对象的值是否相等（所以仿对象需要定义operator==，示例中用了默认生成的版本）。

2. 为什么你之前的写法失败？

   • 你尝试的target<F1>或target<F2>没有考虑转发引用的类型推导问题：F1&&是转发引用，推导出来的类型可能包含引用或cv限定符，需要用std::decay_t去除这些修饰才能正确匹配target的模板参数。
   • target<F2>是错误的，因为F2是std::function的签名（比如int(int)），而不是Callable的实际类型，所以会返回nullptr。

边界情况说明 #

• 如果你的std::function存储的是std::ref(bar)（引用包装），当前实现会返回false，因为target查询的是Callable类型，而内部存储的是std::reference_wrapper<Callable>。如果需要支持这种场景，可以添加额外的重载处理std::reference_wrapper。
• 如果仿对象没有定义operator==，针对仿对象的重载会编译失败，这时候你要么添加operator==，要么修改逻辑为比较地址（但副本的地址肯定和原对象不同，意义不大）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Baruch