functor的英文解释为something that performs a function,即其行为类似函数的东西。C++中的仿函数是通过在类中重载()运算符实现,使你可以像使用函数一样来创建类的对象。
// this is a functor struct add_x { add_x(int x) : x(x) {} int operator()(int y) { return x + y; } private: int x; }; // usage: add_x add42(42); // create an instance of the functor class int i = add42(8); // and "call" it assert(i == 50); // and it added 42 to its argument std::vector<int> in; // assume this contains a bunch of values) std::vector<int> out; // Pass a functor to std::transform, which calls the functor on every element // in the input sequence, and stores the result to the output sequence std::transform(in.begin(), in.end(), out.begin(), add_x(1)); assert(out[i] == in[i] + 1); // for all i
迭代和计算逻辑分离
使用仿函数可以使迭代和计算分离开来。因而你的functor可以应用于不同场合,在STL的算法中就大量使用了functor,下面是STL中for_each中使用functor的示例:
struct sum { sum(int * t):total(t){}; int * total; void operator()(int element) { *total+=element; } }; int main() { int total = 0; sum s(&total); int arr[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5}; std::for_each(arr, arr+6, s); cout << total << endl; // prints total = 15; }
参数可设置
可以很容易通过给仿函数(functor)设置参数,来实现原本函数指针才能实现的功能,看下面代码:
class CalculateAverageOfPowers { public: CalculateAverageOfPowers(float p) : acc(0), n(0), p(p) {} void operator() (float x) { acc += pow(x, p); n++; } float getAverage() const { return acc / n; } private: float acc; int n; float p; };
这个仿函数的功能是求给定值平方或立方运算的平均值。只需要这样来声明一个对象即可:
CalculateAverageOfPowers my_cal(2);
有状态
与普通函数另一个区别是仿函数(functor)是有状态的,所以可以进行诸如下面这种操作:
CalculateAverage avg; avg = std::for_each(dataA.begin(), dataA.end(), avg); avg = std::for_each(dataB.begin(), dataB.end(), avg); avg = std::for_each(dataC.begin(), dataC.end(), avg);
对多个不同的数据集进行取平均。
性能
我们看一下2中写的代码:
std::transform(in.begin(), in.end(), out.begin(), add_x(1));
编译器可以准确知道std::transform需要调用哪个函数(add_x::operator)。这意味着它可以内联这个函数调用。而如果使用函数指针,编译器不能直接确定指针指向的函数,而这必须在程序运行时才能得到并调用。
一个例子就是比较std::sort 和qsort ,STL的版本一般要快5-10倍。
总结
当然,前3点都可以使用传统的函数和指针实现,但是用仿函数(functor)可以让这种实现变的更加简单。