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
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
其他回答
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)
{ ....}
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];
}
};
函子是一种高阶函数，它将函数应用于参数化(即模板化)类型。它是映射高阶函数的推广。例如，我们可以像这样为std::vector定义一个函子:
template<class F, class T, class U=decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()))>
std::vector<U> fmap(F f, const std::vector<T>& vec)
{
std::vector<U> result;
std::transform(vec.begin(), vec.end(), std::back_inserter(result), f);
return result;
}
这个函数接受一个std::vector<T>，并在给定一个接受T并返回U的函数F时返回std::vector<U>。一个函子不一定要在容器类型上定义，它也可以为任何模板类型定义，包括std::shared_ptr:
template<class F, class T, class U=decltype(std::declval<F>()(std::declval<T>()))>
std::shared_ptr<U> fmap(F f, const std::shared_ptr<T>& p)
{
if (p == nullptr) return nullptr;
else return std::shared_ptr<U>(new U(f(*p)));
}
下面是一个将类型转换为double类型的简单示例:
double to_double(int x)
{
return x;
}
std::shared_ptr<int> i(new int(3));
std::shared_ptr<double> d = fmap(to_double, i);
std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
std::vector<double> ds = fmap(to_double, is);
函子应该遵循两条定律。第一个是恒等定律，它指出，如果函子给定了恒等函数，它应该与将恒等函数应用于类型相同，即fmap(identity, x)应该与identity(x)相同:
struct identity_f
{
template<class T>
T operator()(T x) const
{
return x;
}
};
identity_f identity = {};
std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
// These two statements should be equivalent.
// is1 should equal is2
std::vector<int> is1 = fmap(identity, is);
std::vector<int> is2 = identity(is);
下一个定律是组合定律，它指出，如果函子被赋予两个函数的组合，它应该与将函子应用于第一个函数，然后再应用于第二个函数相同。因此，fmap(std::bind(f, std::bind(g， _1))， x)应该与fmap(f, fmap(g, x))相同:
double to_double(int x)
{
return x;
}
struct foo
{
double x;
};
foo to_foo(double x)
{
foo r;
r.x = x;
return r;
}
std::vector<int> is = { 1, 2, 3 };
// These two statements should be equivalent.
// is1 should equal is2
std::vector<foo> is1 = fmap(std::bind(to_foo, std::bind(to_double, _1)), is);
std::vector<foo> is2 = fmap(to_foo, fmap(to_double, is));
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:)
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
