std::function的const正确性

Question

假设我有一个可调用类型，如下所示：

struct mutable_callable
{
    int my_mutable = 0;
    int operator()() { // Not const
        return my_mutable++;
    }
};

注意，mutable_callable具有一个非const的operator()，用于修改成员变量...

现在假设我从我的类型创建一个std::function：

std::function<int()> foo = mutable_callable{};

现在我可以做到这一点：

void invoke(std::function<int()> const& z)
{
    z();
}

int main()
{
    invoke(foo); // foo changed.....oops
}

据我所知，std::function的operator()是const的，如下所示： https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/functional/function/operator()

因此，我的直觉是你不应该这样做......

但是看看这里： https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/functional/function/function

它似乎没有对可调用类型是否具有常量operator()施加任何限制......

所以我的问题是：我正确地认为std::function<int()> const&本质上与std::function<int()>&相同，即两者的行为实际上没有区别吗？如果是这样，那么为什么不是const正确的呢？

- DarthRubik

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@MaxLanghof 不是这样的.....std::function 中有一个等价于 struct a{ std::any x; }; 的东西..... - DarthRubik

以下是MSVC std::function实现的内部小片段: https://i.stack.imgur.com/eNenN.png，其中 using _Ptrt = _Func_base<_Ret, _Types...>。我已经说明了我的观点。 - Max Langhof

Answer 1

这可以转化为与struct A { int* x; };相同的概念，其中在const A a;中，您可以修改*(a.x)的值（但不能改变指针所指向的位置）。std::function中存在一定级别的间接性（从类型擦除），通过它const无法传播。

不，std::function<int()> const& f并非毫无意义。在std::function<int()>& f中，您可以将不同的函数对象赋给f，而在const情况下则无法这样做。

- Max Langhof

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嗯......那确实很有道理......不过乍一看还是有点困惑。 - DarthRubik

我认为这是一个设计缺陷。这种间接性应该是对用户透明的实现细节，而const属性可以使用一些元编程来传播。 - Igor R.

@IgorR。是的，constness可以被传播。std::vector这样做，std::unique_ptr不这样做。我觉得std::function并不真正表达函数对象状态的不变量。也许我们可以重新定义可怕的函数类型（即std::function<int() const>）来区分？ - Max Langhof

unique_ptr 不应该传递 const，就像普通指针一样。而 std::function<int() const> 无法编译。 - Igor R.

@IgorR。我知道。我的观点是标准库的某些部分会这样做，而另一些则不会。std::function 应该属于哪个类别对我来说不是很清楚。而 std::function<int() const> 是假设性的 - 当然现在它不能编译，但如果它能够成为有效的，表达 "只能分配带有 operator() const（或无状态的）的函数对象"，那么它是否能满足此处的 OP？（即使在幕后使用可怕的函数类型，这也将是相当可怕的）？ - Max Langhof