Function 指針，它接受有和沒有 noexcept

Question

我有一些實用程序代碼，多年來我一直在使用這些代碼來安全地調用 ctype 系列函數，它看起來像這樣：

template<int (&F)(int)>
int safe_ctype(unsigned char c) {
    return F(c);
}

並且是這樣使用的：

int r = safe_ctype<std::isspace>(ch);

這個想法是它為您處理將輸入int轉換為無符號值的需要，以防止未定義的行為。 這個 function 的細節有點無關緊要。 這是我的問題：

現在在 C++17 及更高版本中， noexcept是類型系統的一部分，這是一個編譯錯誤！ 因為所有 ctype 函數現在都是noexcept 。

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編輯：上面的句子是不正確的。 ctype 系列函數不是noexcept 。 但是，我在 gcc < 11.2 中遇到編譯器錯誤。 https://godbolt.org/z/cTq94q5xE

該代碼可以在所有 3 個主要編譯器的最新版本中按預期工作（盡管由於這些函數不可尋址，技術上不允許這樣做）。

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我當然可以將我的 function 更改為如下所示：

template<int (&F)(int) noexcept>
int safe_ctype(unsigned char c) noexcept {
    return F(c);
}

但是現在編譯為 C++11 或 C++14 時它不起作用。 所以我最終不得不做這樣的事情：

#if __cplusplus >= 201703L
template<int (&F)(int) noexcept>
int safe_ctype(unsigned char c) noexcept {
    return F(c);
}
#else
template<int (&F)(int)>
int safe_ctype(unsigned char c) {
    return F(c);
}
#endif

對於這樣一個簡單的任務，這變得越來越復雜。 那么有沒有辦法制作 function 指針：

1. 適用於 C++11 - C++20
2. 在 C++17+ 中同時接受 noexcept 和 non-noexcept

?

我試着做這樣的事情：

template<class F>
int safe_ctype(unsigned char c) noexcept {
    return F(c);
}

希望它會接受“任何東西”，但遺憾的是，沒有 go。

想法？

Answer 1

現在在 C++17 及更高版本中， noexcept 是類型系統的一部分，這是一個編譯錯誤。 因為現在所有的 ctype 函數都是 noexcept。

這不是編譯錯誤。 指向 noexcept 函數的指針可以隱式轉換為指向潛在拋出函數的指針，因此接受指向潛在拋出函數的指針的模板適用於潛在拋出函數和 noexcept 函數。 唯一需要注意的是，noexceptedness 信息會丟失，並且可能不會用於優化目的。

因此，原始解同時滿足第 1 點和第 2 點。

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評論中指出的另一個問題是您打算使用的標准庫函數（ std::isspace ）未指定為“可尋址”。 因此，由於形成了指向它們的指針，程序的行為是未指定的（可能是格式錯誤的）。

要包裝此類可調用對象，您可以使用 lambda 而不是 function 指針。 但這會使模板本身過時，因為您可以直接更改 lambda 的參數類型：

auto safe_isspace = [](unsigned char c){ return std::isspace(c); };
int r = safe_isspace(ch);

雖然我們不再需要將其傳遞到模板中，但同樣可以使用普通的 function 來實現：

int // or bool?
safe_isspace(unsigned char c) noexcept // ...

由於這涉及多個功能的一些相同樣板，因此這是元編程的良好候選者。

Answer 2

因為現在所有的 ctype 函數都是 noexcept。

這是不真實的。 C++17 沒有向通過 C++ c*頭文件訪問的任何 C 庫函數添加noexcept 。 您可以在此處看到所有 C++ function 聲明不包含noexcept 。 並且不允許標准庫實現將非noexcept函數noexcept 。

其次，即使它是noexcept ，也可以將noexcept function 指針轉換為拋出的 function 指針（但不能反過來）。 所以你的代碼編譯。

但最重要的是，C++20 清楚地表明，除非特別說明，否則不允許為任何 C++ 標准庫 function 獲取 function 指針。 C++標准庫中可尋址的函數很少。

所以在 C++20 中，你的代碼會產生 UB。 如果您希望您的代碼適用於所有語言版本，您只需要為 cctype 函數編寫包裝器。