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?
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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。
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这是一个我被迫使用Functor来解决我的问题的实际情况:
我有一组函数(比如20个),它们都是相同的,除了每个函数在3个特定位置调用不同的特定函数。
这是难以置信的浪费和代码复制。通常我会传入一个函数指针,然后在3个位置调用它。(所以代码只需要出现一次,而不是20次。)
但后来我意识到,在每种情况下,特定的功能需要完全不同的参数配置文件!有时2个参数,有时5个参数,等等。
另一种解决方案是有一个基类,其中特定的函数是派生类中的重写方法。但是我真的想要构建所有这些INHERITANCE,只是为了传递一个函数指针????
解决方案:所以我所做的是,我做了一个包装类(一个“Functor”),它能够调用任何我需要调用的函数。我提前设置了它(用它的参数等),然后我传递它而不是函数指针。现在调用的代码可以触发Functor,而不知道内部发生了什么。它甚至可以多次调用它(我需要它调用3次)。
这就是一个实际的例子,在这个例子中,Functor被证明是一个明显而简单的解决方案,它允许我将代码重复从20个函数减少到1个。
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。
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)
除此之外,我还使用了函数对象使现有的遗留方法适合命令模式;(我唯一感受到面向对象范式真正OCP之美的地方);在这里还添加了相关的函数适配器模式。
假设你的方法有签名:
int CTask::ThreeParameterTask(int par1, int par2, int par3)
我们将了解如何使它适合Command模式——为此,首先,必须编写一个成员函数适配器,以便可以将其作为函数对象调用。
注意-这是丑陋的,也许你可以使用Boost绑定助手等,但如果你不能或不想这样做,这是一种方法。
// a template class for converting a member function of the type int function(int,int,int)
//to be called as a function object
template<typename _Ret,typename _Class,typename _arg1,typename _arg2,typename _arg3>
class mem_fun3_t
{
public:
explicit mem_fun3_t(_Ret (_Class::*_Pm)(_arg1,_arg2,_arg3))
:m_Ptr(_Pm) //okay here we store the member function pointer for later use
{}
//this operator call comes from the bind method
_Ret operator()(_Class *_P, _arg1 arg1, _arg2 arg2, _arg3 arg3) const
{
return ((_P->*m_Ptr)(arg1,arg2,arg3));
}
private:
_Ret (_Class::*m_Ptr)(_arg1,_arg2,_arg3);// method pointer signature
};
同样,我们需要一个辅助方法mem_fun3来帮助调用上面的类。
template<typename _Ret,typename _Class,typename _arg1,typename _arg2,typename _arg3>
mem_fun3_t<_Ret,_Class,_arg1,_arg2,_arg3> mem_fun3 ( _Ret (_Class::*_Pm) (_arg1,_arg2,_arg3) )
{
return (mem_fun3_t<_Ret,_Class,_arg1,_arg2,_arg3>(_Pm));
}
现在,为了绑定参数,我们必须写一个绑定函数。所以,是这样的:
template<typename _Func,typename _Ptr,typename _arg1,typename _arg2,typename _arg3>
class binder3
{
public:
//This is the constructor that does the binding part
binder3(_Func fn,_Ptr ptr,_arg1 i,_arg2 j,_arg3 k)
:m_ptr(ptr),m_fn(fn),m1(i),m2(j),m3(k){}
//and this is the function object
void operator()() const
{
m_fn(m_ptr,m1,m2,m3);//that calls the operator
}
private:
_Ptr m_ptr;
_Func m_fn;
_arg1 m1; _arg2 m2; _arg3 m3;
};
并且,一个使用binder3类的辅助函数- bind3:
//a helper function to call binder3
template <typename _Func, typename _P1,typename _arg1,typename _arg2,typename _arg3>
binder3<_Func, _P1, _arg1, _arg2, _arg3> bind3(_Func func, _P1 p1,_arg1 i,_arg2 j,_arg3 k)
{
return binder3<_Func, _P1, _arg1, _arg2, _arg3> (func, p1,i,j,k);
}
现在,我们必须在Command类中使用它;使用以下类型定义:
typedef binder3<mem_fun3_t<int,T,int,int,int> ,T* ,int,int,int> F3;
//and change the signature of the ctor
//just to illustrate the usage with a method signature taking more than one parameter
explicit Command(T* pObj,F3* p_method,long timeout,const char* key,
long priority = PRIO_NORMAL ):
m_objptr(pObj),m_timeout(timeout),m_key(key),m_value(priority),method1(0),method0(0),
method(0)
{
method3 = p_method;
}
你是这样称呼它的:
F3 f3 = PluginThreadPool::bind3( PluginThreadPool::mem_fun3(
&CTask::ThreeParameterTask), task1,2122,23 );
注意:f3 ();将调用方法task1->ThreeParameterTask(21,22,23);
此模式的完整上下文在下面的链接中
小之外。你可以使用boost::function从函数和方法中创建函子,如下所示:
class Foo
{
public:
void operator () (int i) { printf("Foo %d", i); }
};
void Bar(int i) { printf("Bar %d", i); }
Foo foo;
boost::function<void (int)> f(foo);//wrap functor
f(1);//prints "Foo 1"
boost::function<void (int)> b(&Bar);//wrap normal function
b(1);//prints "Bar 1"
你可以使用boost::bind为这个函子添加状态
boost::function<void ()> f1 = boost::bind(foo, 2);
f1();//no more argument, function argument stored in f1
//and this print "Foo 2" (:
//and normal function
boost::function<void ()> b1 = boost::bind(&Bar, 2);
b1();// print "Bar 2"
最有用的是,使用boost::bind和boost::function,你可以从类方法创建函子函数,实际上这是一个委托:
class SomeClass
{
std::string state_;
public:
SomeClass(const char* s) : state_(s) {}
void method( std::string param )
{
std::cout << state_ << param << std::endl;
}
};
SomeClass *inst = new SomeClass("Hi, i am ");
boost::function< void (std::string) > callback;
callback = boost::bind(&SomeClass::method, inst, _1);//create delegate
//_1 is a placeholder it holds plase for parameter
callback("useless");//prints "Hi, i am useless"
你可以创建函子的列表或向量
std::list< boost::function<void (EventArg e)> > events;
//add some events
....
//call them
std::for_each(
events.begin(), events.end(),
boost::bind( boost::apply<void>(), _1, e));
所有这些东西都有一个问题,编译器错误消息不是人类可读的:)