我经常听到很多关于c++中的函子。谁能给我一个概述,他们是什么,在什么情况下他们会有用?


当前回答

在gtkmm中使用函子将一些GUI按钮连接到实际的c++函数或方法。


如果你使用pthread库使你的应用程序多线程,Functors可以帮助你。 要启动一个线程,pthread_create(..)的参数之一是要在自己的线程上执行的函数指针。 但有一个不便之处。这个指针不能是指向方法的指针,除非它是一个静态方法,或者除非你指定了它的类,比如class::method。还有一件事,你方法的接口只能是:

void* method(void* something)

因此,如果不做一些额外的事情,你就不能(以一种简单明显的方式)在线程中运行你的类中的方法。

在c++中处理线程的一个很好的方法是创建你自己的Thread类。如果你想运行MyClass类的方法,我所做的是,把那些方法转换成Functor派生类。

同样,Thread类有这样的方法: 静态void* startThread(void*参数) 指向该方法的指针将用作调用pthread_create(..)的参数。startThread(..)在arg中应该接收到的是一个void*类型的引用,它指向任何Functor派生类的堆中的实例,在执行时将被强制转换回Functor*,然后调用它的run()方法。

其他回答

将函数作为函子实现的一个很大的优点是,它们可以在调用之间维护和重用状态。例如,许多动态规划算法,如用于计算字符串之间的Levenshtein距离的Wagner-Fischer算法,都是通过填充一个大的结果表来工作的。每次调用函数时分配这个表的效率非常低,因此将函数作为函子实现并将表作为成员变量可以极大地提高性能。

下面是一个将Wagner-Fischer算法实现为函子的示例。注意表是如何在构造函数中分配,然后在operator()中重用的,并根据需要调整大小。

#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

template <typename T>
T min3(const T& a, const T& b, const T& c)
{
   return std::min(std::min(a, b), c);
}

class levenshtein_distance 
{
    mutable std::vector<std::vector<unsigned int> > matrix_;

public:
    explicit levenshtein_distance(size_t initial_size = 8)
        : matrix_(initial_size, std::vector<unsigned int>(initial_size))
    {
    }

    unsigned int operator()(const std::string& s, const std::string& t) const
    {
        const size_t m = s.size();
        const size_t n = t.size();
        // The distance between a string and the empty string is the string's length
        if (m == 0) {
            return n;
        }
        if (n == 0) {
            return m;
        }
        // Size the matrix as necessary
        if (matrix_.size() < m + 1) {
            matrix_.resize(m + 1, matrix_[0]);
        }
        if (matrix_[0].size() < n + 1) {
            for (auto& mat : matrix_) {
                mat.resize(n + 1);
            }
        }
        // The top row and left column are prefixes that can be reached by
        // insertions and deletions alone
        unsigned int i, j;
        for (i = 1;  i <= m; ++i) {
            matrix_[i][0] = i;
        }
        for (j = 1; j <= n; ++j) {
            matrix_[0][j] = j;
        }
        // Fill in the rest of the matrix
        for (j = 1; j <= n; ++j) {
            for (i = 1; i <= m; ++i) {
                unsigned int substitution_cost = s[i - 1] == t[j - 1] ? 0 : 1;
                matrix_[i][j] =
                    min3(matrix_[i - 1][j] + 1,                 // Deletion
                    matrix_[i][j - 1] + 1,                      // Insertion
                    matrix_[i - 1][j - 1] + substitution_cost); // Substitution
            }
        }
        return matrix_[m][n];
    }
};

早在c++出现之前,“functor”这个名字就已经在范畴理论中传统地使用了。这与c++中函子的概念无关。最好使用name function object,而不是c++中所谓的“functor”。这就是其他编程语言调用类似结构的方式。

用于代替普通函数:

特点:

函数对象可以有状态 函数对象适合OOP(它的行为和其他对象一样)。

缺点:

给程序带来了更多的复杂性。


用于代替函数指针:

特点:

函数对象通常可以内联

缺点:

函数对象不能在运行时与其他函数对象类型交换(至少除非它扩展了一些基类,因此会产生一些开销)


用于代替虚函数:

特点:

函数对象(非虚拟)不需要虚表和运行时调度,因此在大多数情况下更有效

缺点:

函数对象不能在运行时与其他函数对象类型交换(至少除非它扩展了一些基类,因此会产生一些开销)

除了在回调中使用,c++函子还可以帮助为矩阵类提供Matlab喜欢的访问样式。这里有一个例子。

函子是一个类似于函数的对象。 基本上,一个定义operator()的类。

class MyFunctor
{
   public:
     int operator()(int x) { return x * 2;}
}

MyFunctor doubler;
int x = doubler(5);

真正的优点是函子可以保存状态。

class Matcher
{
   int target;
   public:
     Matcher(int m) : target(m) {}
     bool operator()(int x) { return x == target;}
}

Matcher Is5(5);

if (Is5(n))    // same as if (n == 5)
{ ....}

在gtkmm中使用函子将一些GUI按钮连接到实际的c++函数或方法。


如果你使用pthread库使你的应用程序多线程,Functors可以帮助你。 要启动一个线程,pthread_create(..)的参数之一是要在自己的线程上执行的函数指针。 但有一个不便之处。这个指针不能是指向方法的指针,除非它是一个静态方法,或者除非你指定了它的类,比如class::method。还有一件事,你方法的接口只能是:

void* method(void* something)

因此,如果不做一些额外的事情,你就不能(以一种简单明显的方式)在线程中运行你的类中的方法。

在c++中处理线程的一个很好的方法是创建你自己的Thread类。如果你想运行MyClass类的方法,我所做的是,把那些方法转换成Functor派生类。

同样,Thread类有这样的方法: 静态void* startThread(void*参数) 指向该方法的指针将用作调用pthread_create(..)的参数。startThread(..)在arg中应该接收到的是一个void*类型的引用,它指向任何Functor派生类的堆中的实例,在执行时将被强制转换回Functor*,然后调用它的run()方法。