C++仿函数（functor）

摘要: c++仿函数（functor）概念及应用

什么是仿函数（functor）
    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。

仿函数（functor）的实现及使用

// 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

为什么使用仿函数（functor）


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。

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