在智能指针上调用成员函数指针

Question

处理类成员函数指针时，我们可以使用以下语法在对象实例上调用函数：

struct X {
    void foo();
};

X x;                // Instance
auto f = &X::foo;   // Member function pointer

(x.*f)();           // Call function f on x

当一个实例有一个原始指针时，语法是这样的：

X *xptr = new X();

(xptr->*f)();

这很好地遵循了静态函数调用的类比：

x.foo();
x->foo();

然而，当我拥有该类的一个智能指针时，这不起作用：

unique_ptr<X> xsptr(new X());

(xsptr->*f)();    // g++: error: no match for 'operator->*' in 'xsptr ->* f'

我通过先使用解引用运算符，然后使用.语法进行调用来解决这个问题。

((*xsptr).*f)();

这有多丑陋？

编译器是否应该拒绝上述的箭头语法？因为通常情况下（在静态调用函数时），它会调用 operator ->。难道 ->* 也不应该只调用 operator -> 吗？

编译器错误部分回答了这个问题：错误提示表明我们可以重载 operator ->* 以便在取消引用对象后调用成员函数指针，但是 unique_ptr 却没有这样做。但这引发了更多的问题。如果语言要求这样做，为什么智能指针却没有这样做呢？是因为这样做会引入其他问题吗？为什么我们必须编写此运算符，而不是隐式地调用 -> 返回的对象上的成员函数指针呢？（例如，当编写 xsptr->foo() 时的行为）

- leemes

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@Xeo 我的意思是，标准完全可以为 ->* 定义一个默认行为，即“在 operator-> 返回的对象上调用成员指针”，类似于以下内容：operator ->*(memptr) { return ((*this)->).*memptr(); }。但由于它 没有 这样做，那么为什么 C++11 中的指针类型没有定义这个运算符呢？有原因吗？ - leemes

啊，我猜这也适用于C++03。 - leemes

封装它，不再考虑：call(xsptr, f, args); - Peter Wood

那只是基本的想法。我从未实现过成员调用运算符，所以我不知道。也许可变模板参数？ - leemes

是的，请自己实现call。 - Peter Wood

Answer 1

编译器拒绝上述箭头语法是正确的吗？因为通常（当静态调用函数时），它会调用operator ->。- > *也不应该调用operator ->（根据标准）。请注意，尽管语法可能看起来相似，但- > *是它本身的运算符，而不是- >与其他* thing的组合。

- David Rodríguez - dribeas

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非常好，目前一切顺利。我刚刚学会了这个，谢谢! :) 但是：如何始终解决这个问题呢？假设我有一个模板参数 T，它可以是原始指针或智能指针，t 是该实例，f 是要在 t 上调用的指针。我目前编写的是 ((*t).*f)() 这是很丑陋的，但似乎可以工作。 - leemes

@leemes：auto& obj = *p; (obj.*f)(stuff...) - Xeo

@leemes：如果只是针对单个表达式，你还在意什么呢？此外，对于这个例子，std::bind(f, p, stuff...)()将变成((*t).*f)(stuff...)。 - Xeo

@leemes：你无法这样做。你需要使用语言提供的设施，没有办法模仿operator->和operator.*之后的操作。虽然智能指针可以通过模板在内部提供类似的功能，但它会产生代码膨胀（对于每个类类型中的每个成员类型，都会有一个新函数用于此）并且提供的好处很少（成员指针在真实代码中并不是非常常见），而且它也不是operator->*。整个指向成员的语法和语义有点奇怪，大多数人甚至不关心 :) - David Rodríguez - dribeas

@leemes：我改正了，你可以将其实现为数据成员的 operator->*。但我不确定是否可以对非数据成员（即函数成员）进行操作，因为我无法弄清楚从重载的 operator->* 返回的类型应该是什么（对于指针 U* 和指向成员的指针 T U::*，返回值被定义为 T&，但在成员函数的情况下并不完全适用）。 - David Rodríguez - dribeas

Answer 2

你可以为智能指针重载operator->*。请参考Scott Meyers的this文章。基本思想是返回一个函数对象，该对象将在从操作符返回后被调用。

这篇文章有点过时，现在你可以使用一个可变函数参数数量的可变模板。

- Artyom Chirkov

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当然可以！你只需要在类外定义它。例如，对于 unique_ptr，代码应该像这样：template const PMFC operator->*(const std::unique_ptr &pObj, ReturnType (T::*pmf)()) { return std::make_pair(pObj.get(), pmf); } - Artyom Chirkov