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
就像其他人提到的，函子是一个像函数一样工作的对象，即它重载函数调用操作符。
函子通常用于STL算法。它们很有用，因为它们可以在函数调用之前和之间保持状态，就像函数语言中的闭包一样。例如，你可以定义一个MultiplyBy函子，将它的参数乘以一个指定的量:
class MultiplyBy {
private:
int factor;
public:
MultiplyBy(int x) : factor(x) {
}
int operator () (int other) const {
return factor * other;
}
};
然后你可以传递一个MultiplyBy对象给一个像std::transform:这样的算法:
int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::transform(array, array + 5, array, MultiplyBy(3));
// Now, array is {3, 6, 9, 12, 15}
函子相对于指向函数的指针的另一个优点是可以在更多情况下内联调用。如果你将一个函数指针传递给transform，除非该调用被内联，并且编译器知道你总是将同一个函数传递给它，否则它不能通过指针内联调用。
其他回答
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)
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];
}
};
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。
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:)
就像其他人提到的，函子是一个像函数一样工作的对象，即它重载函数调用操作符。
函子通常用于STL算法。它们很有用，因为它们可以在函数调用之前和之间保持状态，就像函数语言中的闭包一样。例如，你可以定义一个MultiplyBy函子，将它的参数乘以一个指定的量:
class MultiplyBy {
private:
int factor;
public:
MultiplyBy(int x) : factor(x) {
}
int operator () (int other) const {
return factor * other;
}
};
然后你可以传递一个MultiplyBy对象给一个像std::transform:这样的算法:
int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::transform(array, array + 5, array, MultiplyBy(3));
// Now, array is {3, 6, 9, 12, 15}
函子相对于指向函数的指针的另一个优点是可以在更多情况下内联调用。如果你将一个函数指针传递给transform，除非该调用被内联，并且编译器知道你总是将同一个函数传递给它，否则它不能通过指针内联调用。
