T240104 Failed to Passing a Lambda Expression to std::function

这是昨天群里的一个问题，但我想谈的是背后的本质问题。

这个问题其实可以简化为：

template <typename ...Args>
void foo(std::function<bool(Args...)>) { }

int main() {
    // error: no matching function for call to 'foo(main()::<lambda(int)>)'
    foo([](int) { return true; });
}

本质原因在 TAD（模板参数推导），这里实参 A = closure type，形参 P = std::function<bool(Args...)>。由于类型完全不同，P 无法替换成 A，这里 TAD 完全不可能推断出 Args... 的类型。于是，模板函数因模板替换失败，而被早早移除，连一级筛选 Candidate functions 都未能进入。

不用 std::function 可能更易理解。一个例子：

template <class T> struct A {};
template <class T> struct B : A<T> {}

struct C {};

template <class T>
void f(A<T>) {}

int main() {
    // error: no matching function for call to 'f(C)'
    f(C{});
}

template <class T> struct A {};
template <class T> struct B : A<T> {};

struct C {};

template <class T>
void f(A<T>) {}

int main() {
    f(A<int>{}); // OK
    f(B<int>{}); // OK
    f(C{});      // Error: no matching function for call to 'f(C)'
}

那么如何解决这个问题呢？

第一种方式，显式指定模板参数。

template <class T>
void foo(std::function<bool(T)>) { }

int main() {
    // OK
    foo<int>([](int) { return true; });
}

之所以能成功，是因为这样跳过了 Template Handling 这一步，模板并不用进行推导和替换，模板函数最终进入 Viable functions，通过隐式转换最终在绝胜局胜出。

但是不再支持 Variadic templates，那样还是会发生 TAD。

第二种方式，弃用 std::function。

void foo(auto f) { }

int main() {
    // OK
    foo([](int) { return true; });
}

这里使用 Abbreviated function template 进一步简化了模板参数的写法，此时参数推导和替换将不会发生类型无关系的情况，这也是更好的一种方式。

除非你要保存多个 Callback，例如 std::vector<std::function>，否则没必要使用 std::function，它使用了类型擦除，开销比直接使用 Lambda function 要大。甚至在保存多个 Callback 时，有些优化也会消除 std::function 以提高性能.

消除之后咋用？那得配合一个新工具 function_traits，而这个工具的实现，三言两语，难以述尽，留待后续。