Указатель функции vs Ссылка на функцию

В приведенном ниже коде функциональный указатель и то, что я назвал "функцией-ссылкой", похоже, имеет идентичную семантику:

#include <iostream>
using std::cout;

void func(int a) {
    cout << "Hello" << a << '\n';
}
void func2(int a) {
    cout << "Hi" << a << '\n';
}

int main() {
    void (& f_ref)(int) = func;
    void (* f_ptr)(int) = func;

    // what i expected to be, and is, correct:
    f_ref(1);
    (*f_ptr)(2);

    // what i expected to be, and is not, wrong:
    (*f_ref)(4); // i even added more stars here like (****f_ref)(4)
    f_ptr(3);    // everything just works!

    // all 4 statements above works just fine

    // the only difference i found, as one would expect:
//  f_ref = func2; // ERROR: read-only reference
    f_ptr = func2; // works fine!
    f_ptr(5);

    return 0;
}

Я использовал gcc версию 4.7.2 в Fedora/Linux

ОБНОВЛЕНИЕ

Мои вопросы:

~~Почему функция указателя не требует разыменования?~~
~~Почему разыменование ссылки на функцию не приводит к ошибке?~~
Есть ли (есть) ситуация, в которой я должен использовать один над другим?
Почему f_ptr = &func; работает? Так как func должен быть разложен в указатель?
Пока f_ptr = &&func; не работает (неявное преобразование из void *)

Ответ 1

Функции и ссылки на функции (т.е. id-выражения этих типов) сразу исчезают в указателях функций, поэтому выражения func и f_ref фактически становятся указателями функций в вашем случае. Вы также можете позвонить (***func)(5) и (******f_ref)(6), если хотите.

Может быть предпочтительнее использовать ссылки на функции в тех случаях, когда вы хотите, чтобы & -оператор работал так, как если бы он был применен к самой функции, например. &func совпадает с &f_ref, но &f_ptr - это что-то еще.

Ответ 2

"Почему указатель функции не требует разыменования?"

Поскольку сам идентификатор функции фактически является указателем на функцию:

4.3 Преобразование функций в указатель
§1 Значение l типа функции T может быть преобразовано в r-значение типа "указатель на T". Результатом является указатель на функцию.

"Почему разыменование ссылки на функцию не приводит к ошибке?"

В принципе вы можете посмотреть определение ссылки как определение псевдонима (альтернативное имя). Даже в стандарте в 8.3.2. Ссылки в частичной адресации, создающей ссылку на объект, вы найдете:
"ссылку можно рассматривать как имя объекта".

Итак, когда вы определяете ссылку:

void (& f_ref)(int) = func;

он дает вам возможность использовать f_ref почти везде, где можно было бы использовать func, что и является причиной:

f_ref(1);
(*f_ref)(4);

работает точно так же, как непосредственно с помощью func:

func(1);
(*func)(4);

Ответ 3

Смотрите здесь.

Оператор адреса действует так, как вы ожидали, поскольку он указывает на функцию, но не может быть назначен. Функции преобразуются в указатели на функции при использовании в качестве значений r, что означает, что вы можете разыскивать указатель на функцию сколько угодно раз и возвращать тот же указатель функции.

Ответ 4

Поскольку здесь есть хорошие ответы от других людей, нет ответа, объясняющего, почему f_ptr = &&func; не работает. Когда вы применяете адрес оператора & к переменной/функции, вы получаете ее адрес. Сам адрес является r-значением/временной переменной. Вы не можете взять адрес временного.

Но похоже, что есть ошибка типа. implicit conversion from void* сообщения implicit conversion from void* очень специфично для этого кода. Я полагаю, вы используете GCC/Clang. GCC/Clang предлагает возможность получить адрес меток, таких как &&label. Полученное значение имеет тип void*. Другие компиляторы будут выводить что-то вроде cannot take address of temporary или invalid syntax. При использовании этих компиляторов этот вид ошибки мог быть скрыт без какого-либо предупреждения в особых обстоятельствах:

int main() {
    int foo = 42;
    foo:;
    void* a = &foo; // take the address of a variable/function
    void* b = &&foo; // take the address of a label

    std::cout << *(int*)a << '\n';
    goto *b;
};

Но кто бы назвал все так же?