C++における関数の参照の仕方について

Question

知りたいことの概要

関数ポインタのように、関数の参照を定義できることを知りました。
その関数の参照の仕方について、不明な点があるので、それについてご教示いただきたいです。

環境

• OS: Windows10 64bit Home 2004
• コンパイラ：MinGW-W64 ver8.1.0

発生している問題

初めに、以下のようなコードで関数の参照を定義して実行したところ、動作させることができました。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int func(int a = 0, int b = 0) {return a - b;}

int main(){
    int (&func_ref)(int, int) = func;    // 関数funcの参照func_refを定義
    cout << "Result of func    : " << func(5, 1) << endl;
    cout << "Result of func_ref: " << func_ref(5, 1) << endl;
}
// 実行結果
// Result of func    : 4
// Result of func_ref: 4

しかし、同様のことをクラス内で実行しようと思い、下記のコードを記述したところ、エラーが発生しました。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class Test {
private:
    int func(int a = 0, int b = 0) {return a - b;}

public:
    void do_test(int a, int b) {
        int (&func_ref)(int, int) = func;    // 関数funcの参照func_refを定義
        cout << "Result of func    : " << func(a, b) << endl;
        cout << "Result of func_ref: " << func_ref(a, b) << endl;
    }
};

int main(){
    Test obj;
    obj.do_test(5, 1);
}

error: invalid initialization of non-const reference of type 'int (&)(int, int)'
　　　　from an rvalue of type '<unresolved overloaded function type>'
     int (&func_ref)(int, int) = func;
                                 ^~~~

最初の例と同様に、funcのみをクラスの外に出すと、問題なく実行できます。

質問内容

関数の参照を行う場合、参照したい関数はグローバル空間？に記述しなければならないのでしょうか。もしそうなら、なぜグローバル空間に記述するとOKなのでしょうか。
クラスの中で記述した関数を参照することはできないのでしょうか。

参考

関数への参照と関数ポインタ、func と &func

Answer 1

メンバ関数の参照は存在しません。

https://timsong-cpp.github.io/cppwp/n3337/dcl.mptr#3

There is no "reference-to-member" type in C++

Comments

[ladybug_10]

規格で決まっているのですね。ありがとうございます。

Answer 2

クラス内のメンバ関数にはthisポインタが隠された引数として存在するためです。

thisポインタを用いない場合は静的メンバ関数を用いる事で普通の関数として扱えます。

class Test {
private:
    static int func(int a = 0, int b = 0) {return a - b;}

Comments

[ladybug_10]

なるほど、メンバ関数にはthisポインタが渡されているのでしたね。納得しました。ありがとうございました。

Answer 3

いわゆるデリゲート(Delegate)ですが、みなさんの言う通りC++にはありません。
対症療法？としてstd::bindかboost::bindで実現可能です。
以下はstd::bindの例で、第一引数をthisに固定しているのがポイントかと思います。
(メソッドは隠れた第一引数にthisがある)

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

class Test {
private:
    int func(int a = 0, int b = 0) { return a - b; }

public:
    void do_test(int a, int b)
    {
        auto func_ref = std::bind(&Test::func, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
        cout << "Result of func    : " << func(a, b) << endl;
        cout << "Result of func_ref: " << func_ref(a, b) << endl;
    }
};

int main()
{
    Test obj;
    obj.do_test(5, 1);
}

Comments

[ladybug_10]

C#などにはデリゲートという仕組みがあるのですね。std::bindやboost::bindは知りませんでした。参考にさせていただきます。

Answer 4

C++では静的な関数(グローバルな関数やクラス所属のstatic関数)自体を示す型とメンバ関数を示す型は全く別物として扱われます。
関数ポインタに対するメンバ関数ポインタの記法はすぐ検索できたんですが、関数参照に対するメンバ関数参照の記法も似たような感じだと思います。

Comments

[kagilinn]

SaitoAtsushi さんのリンク先によると, メンバ関数参照は存在しないようです. 失礼しました.

[kagilinn]

参考までに, メンバ関数ポインタの例を書いておきます.

void do_test(int a, int b) {
auto func_ptr = &Test::func;
// 完全な型を書くと, int (Test::*func_ptr)(int, int) = &Test::func;
cout << "Result of func : " << func(a, b) << endl;
cout << "Result of func_ptr: " << (this->*func_ptr)(a, b) << endl;
}

[ladybug_10]

コメントありがとうございます。メンバ関数ポインタの型はautoで書くとだいぶ楽になるんですね。