c++ ¿Qué son los funtores de C ++ y sus usos?



7 Answers

Pequeña adición. Puede usar boost::function , para crear functors a partir de funciones y métodos, como este:

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"

y puede usar boost :: bind para agregar estado a este functor

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"

y lo más útil, con boost :: bind and boost :: function, puede crear un funtor desde el método de clase, en realidad este es un delegado:

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"

Puedes crear lista o vector de funtores.

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));

Hay un problema con todo esto, los mensajes de error del compilador no son legibles por humanos :)

c++ functor function-object function-call-operator

Sigo escuchando mucho sobre los funtores en C ++. ¿Puede alguien darme una visión general de lo que son y en qué casos serían útiles?




El nombre "functor" se ha usado tradicionalmente en la teoría de categorías mucho antes de que C ++ apareciera en escena. Esto no tiene nada que ver con el concepto C ++ de functor. Es mejor usar el objeto de función de nombre en lugar de lo que llamamos "functor" en C ++. Así es como otros lenguajes de programación llaman construcciones similares.

Utilizado en lugar de la función simple:

caracteristicas:

  • Función objeto puede tener estado
  • El objeto de función encaja en OOP (se comporta como cualquier otro objeto).

Contras:

  • Aporta más complejidad al programa.

Utilizado en lugar de puntero de función:

caracteristicas:

  • Objeto de función a menudo puede estar en línea

Contras:

  • El objeto de función no se puede intercambiar con otro tipo de objeto de función durante el tiempo de ejecución (al menos a menos que se extienda a alguna clase base, lo que, por lo tanto, genera cierta sobrecarga)

Utilizado en lugar de la función virtual:

caracteristicas:

  • El objeto de función (no virtual) no requiere el envío de vtable y runtime, por lo que es más eficiente en la mayoría de los casos

Contras:

  • El objeto de función no se puede intercambiar con otro tipo de objeto de función durante el tiempo de ejecución (al menos a menos que se extienda a alguna clase base, lo que, por lo tanto, genera cierta sobrecarga)



Para los novatos como yo entre nosotros: después de una pequeña investigación, descubrí lo que hizo el código publicado por Jalf.

Un functor es un objeto de clase o estructura que puede ser "llamado" como una función. Esto es posible mediante la sobrecarga del () operator . El () operator (no está seguro de cómo se llama) puede tomar cualquier número de argumentos. Otros operadores solo toman dos, es decir, el + operator solo puede tomar dos valores (uno a cada lado del operador) y devolver cualquier valor por el que lo haya sobrecargado. Puede encajar cualquier número de argumentos dentro de un () operator que es lo que le da su flexibilidad.

Para crear un functor primero creas tu clase. Luego crea un constructor para la clase con un parámetro de su elección de tipo y nombre. A esto le sigue en la misma declaración una lista de inicializadores (que usa un solo operador de dos puntos, algo que también era nuevo) que construye los objetos de miembros de clase con el parámetro previamente declarado al constructor. Entonces el () operator está sobrecargado. Finalmente declara los objetos privados de la clase o estructura que ha creado.

Mi código (encontré confusos los nombres de variables de jalf)

class myFunctor
{ 
    public:
        /* myFunctor is the constructor. parameterVar is the parameter passed to
           the constructor. : is the initializer list operator. myObject is the
           private member object of the myFunctor class. parameterVar is passed
           to the () operator which takes it and adds it to myObject in the
           overloaded () operator function. */
        myFunctor (int parameterVar) : myObject( parameterVar ) {}

        /* the "operator" word is a keyword which indicates this function is an 
           overloaded operator function. The () following this just tells the
           compiler that () is the operator being overloaded. Following that is
           the parameter for the overloaded operator. This parameter is actually
           the argument "parameterVar" passed by the constructor we just wrote.
           The last part of this statement is the overloaded operators body
           which adds the parameter passed to the member object. */
        int operator() (int myArgument) { return myObject + myArgument; }

    private: 
        int myObject; //Our private member object.
}; 

Si algo de esto es incorrecto o simplemente equivocado, ¡siéntase libre de corregirme!




Aquí hay una situación real en la que me vi obligado a usar un Functor para resolver mi problema:

Tengo un conjunto de funciones (por ejemplo, 20 de ellas), y todas son idénticas, excepto que cada una llama a una función específica diferente en 3 puntos específicos.

Esto es un desperdicio increíble, y la duplicación de código. Normalmente solo pasaría un puntero de función, y llamaría a eso en los 3 puntos. (Entonces el código solo necesita aparecer una vez, en lugar de veinte veces).

¡Pero luego me di cuenta, en cada caso, que la función específica requería un perfil de parámetros completamente diferente! A veces 2 parámetros, a veces 5 parámetros, etc.

Otra solución sería tener una clase base, donde la función específica es un método invalidado en una clase derivada. Pero, ¿realmente quiero construir toda esta HERENCIA, solo para poder pasar un puntero a una función?

SOLUCIÓN: Entonces, lo que hice fue crear una clase de envoltura (un "Functor") que puede llamar a cualquiera de las funciones que necesitaba. Lo configuro por adelantado (con sus parámetros, etc.) y luego lo paso en lugar de un puntero de función. Ahora el código llamado puede activar el Functor, sin saber qué está sucediendo en el interior. Incluso puede llamarlo varias veces (lo necesitaba para llamar 3 veces).

Eso es todo: un ejemplo práctico en el que un Functor resultó ser la solución obvia y fácil, que me permitió reducir la duplicación de código de 20 funciones a 1.




Los funcionalizadores se utilizan en gtkmm para conectar algún botón GUI a una función o método de C ++ real.

Si usa la biblioteca pthread para hacer que su aplicación sea multiproceso, los Functors pueden ayudarlo.
Para iniciar un hilo, uno de los argumentos de pthread_create(..) es el puntero a función que se ejecutará en su propio hilo.
Pero hay un inconveniente. Este puntero no puede ser un puntero a un método, a menos que sea un método estático , o a menos que especifique su clase , como class::method . Y otra cosa, la interfaz de tu método solo puede ser:

void* method(void* something)

Por lo tanto, no puede ejecutar (de una manera simple y obvia), los métodos de su clase en un hilo sin hacer algo adicional.

Una muy buena manera de lidiar con los hilos en C ++, es crear su propia clase Thread . Si quería ejecutar métodos de la clase MyClass , lo que hice fue transformar esos métodos en clases derivadas de Functor .

Además, la clase Thread tiene este método: static void* startThread(void* arg)
Se utilizará un puntero a este método como argumento para llamar a pthread_create(..) . Y lo que startThread(..) debería recibir en arg es una referencia void* a una instancia en el montón de cualquier clase derivada de Functor , que se convertirá de nuevo a Functor* cuando se ejecute, y luego se llama método run() .




Al igual que se ha repetido, los funtores son clases que pueden tratarse como funciones (operador de sobrecarga ()).

Son más útiles para situaciones en las que necesita asociar algunos datos con llamadas repetidas o retrasadas a una función.

Por ejemplo, una lista enlazada de functores se podría usar para implementar un sistema básico de sincronía de bajo costo, un despachador de tareas o un análisis de archivos interrumpible. Ejemplos:

/* prints "this is a very simple and poorly used task queue" */
class Functor
{
public:
    std::string output;
    Functor(const std::string& out): output(out){}
    operator()() const
    {
        std::cout << output << " ";
    }
};

int main(int argc, char **argv)
{
    std::list<Functor> taskQueue;
    taskQueue.push_back(Functor("this"));
    taskQueue.push_back(Functor("is a"));
    taskQueue.push_back(Functor("very simple"));
    taskQueue.push_back(Functor("and poorly used"));
    taskQueue.push_back(Functor("task queue"));
    for(std::list<Functor>::iterator it = taskQueue.begin();
        it != taskQueue.end(); ++it)
    {
        *it();
    }
    return 0;
}

/* prints the value stored in "i", then asks you if you want to increment it */
int i;
bool should_increment;
int doSomeWork()
{
    std::cout << "i = " << i << std::endl;
    std::cout << "increment? (enter the number 1 to increment, 0 otherwise" << std::endl;
    std::cin >> should_increment;
    return 2;
}
void doSensitiveWork()
{
     ++i;
     should_increment = false;
}
class BaseCoroutine
{
public:
    BaseCoroutine(int stat): status(stat), waiting(false){}
    void operator()(){ status = perform(); }
    int getStatus() const { return status; }
protected:
    int status;
    bool waiting;
    virtual int perform() = 0;
    bool await_status(BaseCoroutine& other, int stat, int change)
    {
        if(!waiting)
        {
            waiting = true;
        }
        if(other.getStatus() == stat)
        {
            status = change;
            waiting = false;
        }
        return !waiting;
    }
}

class MyCoroutine1: public BaseCoroutine
{
public:
    MyCoroutine1(BaseCoroutine& other): BaseCoroutine(1), partner(other){}
protected:
    BaseCoroutine& partner;
    virtual int perform()
    {
        if(getStatus() == 1)
            return doSomeWork();
        if(getStatus() == 2)
        {
            if(await_status(partner, 1))
                return 1;
            else if(i == 100)
                return 0;
            else
                return 2;
        }
    }
};

class MyCoroutine2: public BaseCoroutine
{
public:
    MyCoroutine2(bool& work_signal): BaseCoroutine(1), ready(work_signal) {}
protected:
    bool& work_signal;
    virtual int perform()
    {
        if(i == 100)
            return 0;
        if(work_signal)
        {
            doSensitiveWork();
            return 2;
        }
        return 1;
    }
};

int main()
{
     std::list<BaseCoroutine* > coroutineList;
     MyCoroutine2 *incrementer = new MyCoroutine2(should_increment);
     MyCoroutine1 *printer = new MyCoroutine1(incrementer);

     while(coroutineList.size())
     {
         for(std::list<BaseCoroutine *>::iterator it = coroutineList.begin();
             it != coroutineList.end(); ++it)
         {
             *it();
             if(*it.getStatus() == 0)
             {
                 coroutineList.erase(it);
             }
         }
     }
     delete printer;
     delete incrementer;
     return 0;
}

Por supuesto, estos ejemplos no son tan útiles en sí mismos. Solo muestran cómo los funtores pueden ser útiles, los funtores en sí mismos son muy básicos e inflexibles y esto los hace menos útiles que, por ejemplo, lo que proporciona el impulso.




Functor también se puede utilizar para simular la definición de una función local dentro de una función. Consulte la question y another .

Pero un functor local no puede acceder a las variables automáticas externas. La función lambda (C ++ 11) es una mejor solución.




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