Unexpected behavior after assignment of function object to function wrapper

Question

I was searching a bug in an application, which I've finally fixed but didn't understand completely. The behavior can be reproduced with the following simple program:

#include <iostream>
#include <memory>
#include <functional>

struct Foo
{
  virtual int operator()(void) { return 1; } 
};

struct Bar : public Foo
{
  virtual int operator()(void) override { return 2; }
};

int main()
{
    std::shared_ptr<Foo> p = std::make_shared<Bar>();
    std::cout << (*p)() << std::endl;

    std::function<int(void)> f;
    f = *p;
    std::cout << f() << std::endl;

    return 0;
}

The output of the line

std::cout << (*p)() << std::endl;

is 2, which is as I expected, of course.

But the output of the line

std::cout << f() << std::endl;

是1。这让我感到惊讶。我什至惊讶于分配f = *p是允许的，并且不会导致错误。

我不需要解决方法，因为我通过lambda对其进行了修复。
我的问题是，当我这样做时会发生什么f = *p，为什么输出1而不是2？

我已经重现了gcc（MinGW）和Visual Studio 2019的问题。
此外，我想提及的是

Bar b;
std::function<int(void)> f1 = b;
std::cout << f1() << std::endl;

是2，一次。

Answer 1

对象切片在这里发生。

给定的点是f = *p;，p类型为std::shared_ptr<Foo>，则类型*p为Foo&（而不是Bar&）。即使是的赋值运算符也std::function可以通过引用引用参数，但是

4）将目标设置为*this可调用对象f，就像执行一样function(std::forward<F>(f)).swap(*this);。

注意，F上面的推论也是Foo&如此。然后按值接受参数的构造函数，std::function发生对象切片，效果变为f从Foo切片复制的类型的对象分配的效果*p。

template< class F > 
function( F f );

Answer 2

这是常规切片，隐藏在std::function和层下std::shared_ptr。

f = *p;

之所以有效，*p是因为它是一个带有适当对象的可调用对象operator()，这是你可以包装在一个对象中的东西之一std::function。

之所以不起作用，是因为它复制了*p-这是一个Foo&，而不是一个Bar&。

您上一个示例的这种改编将具有相同的行为：

Bar b;
Foo& c = b;
std::function<int(void)> f1 = c;
std::cout << f1() << std::endl;

Answer 3

切片

这是切片的情况。原因是std::function（也如另一个答案所示）的赋值运算符指出：

将* this的目标设置为可调用的f，就像通过执行function（std :: forward（f））。swap（* this）;一样。除非参数类型为Args ...且返回类型为R的f可调用，否则此运算符不参与重载解析。（从C ++ 14开始）

https://zh.cppreference.com/w/cpp/utility/functional/function/operator%3D

如果您简化并精简了示例，则可以轻松了解发生了什么：

Foo* p =  new Bar;

Foo f;
f = *p;//<-- slicing here since you deref and then copy the object

看来您的目标是获取指向覆盖的虚函数的指针-不幸的是，没有一种简单的方法来展开虚函数查找，因为它是通过运行时查找表实现的。但是，一个简单的解决方法可能是使用lambda进行包装（正如OP也提到的那样）：

f = [p]{return (*p)();};

一个更合适的解决方案也可能只是使用reference_wrapper：

f = std::ref(p);