c++23的std::function_ref与普通函数引用有什么区别？ (零开销回调)

裘德小鎮的故事

发布时间：2026-01-10 14:09:09

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来源于php中文网

原创

std::function_ref 是零开销、非拥有、类型擦除的只读回调视图，内部仅存 void* 和函数指针，不分配内存、不复制可调用体，但不管理生命周期，误用将导致悬垂引用或未定义行为。

c++23的std::function_ref与普通函数引用有什么区别？ (零开销回调)

std::function_ref 是类型擦除的只读视图，不是函数引用

很多人看到 std::function_ref 就以为它是类似 int& 那样的原生引用，其实完全不是。它不持有任何对象，也不参与所有权管理，只是一个轻量级的、非拥有的、类型擦除的回调视图。它的核心目标是：在不分配内存、不复制可调用体的前提下，把任意可调用物（lambda、函数指针、std::function、绑定对象等）统一接入同一接口。

为什么不能直接用 T& 或 const T& 代替？

普通引用要求编译期知道具体类型，而回调场景往往需要“接受多种可调用类型”的统一参数签名。比如一个日志函数想同时接受 void()、void(int)、const char*() 等不同签名的可调用体——这无法用单个模板参数 T& 实现，因为每个 T 都是不同类型，函数重载或模板推导会爆炸。

std::function_ref 可绑定 []{}、&my_free_func、std::function、甚至捕获了局部变量的 lambda（只要不逃逸）
而 auto&& f 或 const auto& f 虽然也能转发，但无法作为函数参数统一声明；写成模板又导致实例化膨胀
用 std::function 会触发堆分配（除非小对象优化生效），且拷贝有开销；std::function_ref 完全避免这两点

std::function_ref 的零开销怎么来的？

它内部只存两个字段：一个指向可调用体的 void*（或类似指针），一个指向调用分发函数的函数指针。两者加起来通常就是 16 字节（x64），且所有操作都是纯指针解引用 + 间接跳转，无虚函数表、无 new/delete、无异常传播开销。

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void example(std::function_ref cb) {
    int result = cb(3.14); // 直接调用，无额外分支或检查
}

传入的 lambda 若无捕获，cb 内部存储的是其地址 + 编译器生成的静态调用桩
传入带捕获的 lambda，cb 存储的是捕获块地址 + 对应的调用桩（该桩由标准库为每种签名生成一次）
传入 std::function，cb 仅借用其存储区和调用逻辑，不复制内容
注意：std::function_ref 不延长所引用对象的生命期——若传入栈上 lambda 并保存其 function_ref 到作用域外，就是悬垂引用

常见误用：把它当 std::function 用或跨作用域保存

最典型的坑是把它当成“轻量版 std::function”来长期持有回调。它没有所有权语义，也没有移动/拷贝构造的安全保障（拷贝是浅复制，移动未定义）。

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不要把 std::function_ref 成员变量存进类里，除非你 100% 控制被引用对象的生命周期长于该类
不要从函数返回 std::function_ref，除非返回的是全局函数或静态 lambda
不能对临时 lambda 写 std::function_ref{[]{}}() —— 临时对象在表达式结束就销毁，引用立刻悬垂
它不支持 nullptr 检查（没有空状态），也不能赋值（只有构造）

<:function_ref> 的价值不在语法糖，而在明确表达“我只读、不拥有、不分配、请保证生命周期”的契约。一旦忽略这个前提，零开销就立刻变成未定义行为。

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