记一次使用C++ std::function制作包装器模式遇到的问题
起因
我是一名Java后端开发工程师，对于C++并不是很熟悉。故事是某天，我在公司为老板增强C++调用接口的安全性，要将所有的接口都使用某个包装器封装起来，在包装器中使用try catch拦截被包装函数可能抛出的所有异常，避免异常无人处理，最终导致进程终止。 包装器代码起初设计为：
template<typename InputProtoT, typename OutputProtoT>
void Wrapper(InputProtoT& input, OutputProtoT& output, std::function<void(const InputProtoT&, OutputProtoT&)> func) {
try {
func(input, output);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
}
}
刚开始时，这段代码没有任何问题，直到我适配到某个有返回值的函数时，故事发生了转折。
折磨
我遇到了这样一类函数：
ErrorCode SomeFuncReturnEC(const InputProto& input, OutputProto& output) {
if (input.value < 0) {
return ErrorCode::INVALID_INPUT;
}
output.result = input.value * 2;
return ErrorCode::SUCCESS;
}
我需要Wrapper可以将返回值返回给调用方，而不是直接忽略，令人意外的是原有实现居然依然可用:
int main() {
InputProto input{5};
OutputProto output;
Wrapper<InputProto, OutputProto>(input, output, SomeFuncReturnEC);
std::cout << "Output result: " << output.result << std::endl;
return 0;
}
输出：
Output result: 10
但是我并不能获取到返回值：
a value of type "void" cannot be used to initialize an entity of type "ErrorCode"
怎么做到从Wrapper返回其内层函数的返回值呢？如果我添加一个模板方法，使用std::function<ErrorCode(const InputProtoT&, OutputProtoT&)>会发生什么？
实验
template<typename InputProtoT, typename OutputProtoT>
ErrorCode Wrapper(InputProtoT& input, OutputProtoT& output, std::function<ErrorCode(const InputProtoT&, OutputProtoT&)> func) {
try {
return func(input, output);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
return ErrorCode::PROCESSING_ERROR;
}
}
但是报错了：
more than one instance of overloaded function "Wrapper" matches the argument list
提示我有多个重载的方法符合参数列表。
为什么？我问自己，在查阅各种资料无果后，我决定休息一下，在上厕所的路上我还在思考：记得大学时候学过，C++的函数在重载的时候并不会考虑方法的返回值，也就是说如果函数仅仅是返回值不同，那么这两个函数依然是同一个函数，那么有没有可能返回ErrorCode也可以被识别为是返回void的函数呢？我觉得非常有可能是这个原因。但是我该怎么办？我怎么才能在今天下班前解决这个工作啊，马上就要发版了，如果没有保护，出了异常直接终止进程我就要去投简历了。
我继续思考：那么为什么编译器提示我是有多个满足条件的函数，也就是说它识别出了std::function<ErrorCode(const InputProtoT&, OutputProtoT&)>类型，那么我如何指示编译器选择ErrorCode返回值的这个function呢？如果我用一个确切是std::function<ErrorCode(const InputProtoT&, OutputProtoT&)>类型的变量接我的被包装方法会发生什么，我回到座位继续写代码：
int main() {
InputProto input{5};
OutputProto output;
std::function<ErrorCode(const InputProto&, OutputProto&)> func = SomeFuncReturnEC;
ErrorCode ec = Wrapper<InputProto, OutputProto>(input, output, func);
std::cout << "Output result: " << output.result << std::endl;
return 0;
}
奇迹发生了，编译顺利通过！运行输出：
Output result: 10
恍然大悟
但我上面所说有误，实际上并不是由于C++的重载不在乎返回值，而是std::function过于大方的帮我们做了隐式转换：
在 C++ 标准中，std::function的设计遵循一个原则：只要目标函数可以被调用，并且其返回值可以被丢弃（discarded），它就可以被封装进 std::function<void(...)>。
为什么重载会报错more than one instance of overloaded function "Wrapper"：
当定义了两个重载：
- Wrapper(..., std::function<void(...)>)
- Wrapper(..., std::function<ErrorCode(...)>)
并尝试调用 Wrapper(input, output, SomeFuncReturnEC) 时，编译器陷入了沉思。
对于编译器来说，它需要把 SomeFuncReturnEC 转换成一个 std::function对象。
- 选项 A：转换成 std::function<void(...)>。根据标准，这是合法的隐式转换。
- 选项 B：转换成 std::function<ErrorCode(...)>。这显然也是完全匹配的隐式转换。
在 C++ 的重载解析（Overload Resolution）规则中，这两种通过构造函数生成的隐式转换具有相同的优先级。编译器没有理由认为其中一个比另一个“更优”，于是它只能两手一摊：more than one instance of overloaded function "Wrapper" matches the argument
为什么手动声明变量就通过了？
此时：
-
func 的类型已经是确定的 std::function<ErrorCode(...)>。
-
当调用 Wrapper时，编译器发现：
- 重载 2 是精确匹配（类型完全一致）。
- 重载 1 需要将 std::function 转换为 std::function。
所以，二义性消失了，编译器开心地选择了重载 2。
更好的方式
template<typename InputProtoT, typename OutputProtoT, typename F>
auto Wrapper(InputProtoT& input, OutputProtoT& output, F func) -> decltype(func(input, output)) {
try {
// 使用 auto 自动接住返回值，不管它是 void 还是 ErrorCode
return func(input, output);
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
// 注意：这里如果返回 ErrorCode，需要考虑异常时的默认返回值
// 在实际生产中，通常会结合 if constexpr 来处理 void 和非 void
if constexpr (std::is_same_v<decltype(func(input, output)), void>) {
return;
} else {
return ErrorCode::PROCESSING_ERROR;
}
}
}
后记
真是令人难崩的一天，但是学到了这么多关于C++的知识，还是非常令人开心的！
以上故事纯属胡诌，如有雷同，纯属巧合！
