如何在 c++ 中实现多个类的公共函子

Question

假设你有两个（或更多）带有私有成员向量的类：

class A {  
private:  
 std::vector<X> priv_vec;  
public:  
 //more stuff  
}  

class B {  
private:  
 std::vector<Y> priv_vec;  
public:  
 //more stuff  
}  

并且你有一个函子类，它有一个状态并作用于通用向量（对元素进行排序或计数或类似的操作）。函子的状态由函子正在处理的第一个向量初始化。如果函子稍后应用于另一个向量，它将根据状态改变其行为（以相同的方式排序或在与第一个向量一样多的元素之后修剪第二个向量，等等）

实现这样的最佳方法是什么函子（设计模式或函数式接口？）而不将私有向量暴露给其他类或类的用户？

例如： 用户希望使用 A 类的对象初始化此函子，然后将这个初始化的函子用于 B 类的一个或多个对象。用户不能（也不应该）直接将私有向量用作函数-函子的参数。

Answer 1

嗯，首先，要注意函子中的状态。

大多数算法的 STL 实现可能会复制函子，因此您通常必须在外部结构中提取状态。

现在，对于函子的应用，很简单：让您的类声明一个模板成员函数！

class A
{
public:
  template <class Functor>
  Functor Apply(Functor f);

private:
};

class B
{
public:
  template <class Functor>
  Functor Apply(Functor f);
};

// Usage
MyFunctor f;
A a;
B b;
b.Apply(a.Apply(f));

至于函子，如果您需要状态：

// Alternative 1
class FunctorState {};

class Functor
{
public:
  Functor(FunctorState& state): m_state(state) {}

  // some operator()(...)

private:
  FunctorState& m_state;
};

// Alternative 2
class Functor
{
  struct FunctorState {};
public:
  Functor(): m_state(new FunctorState) {}

  // some operator()(...)

private:
  boost::shared_ptr<FunctorState> m_state;
};

这样，Functor 的副本都指向同一个 FunctorState 实例。只需根据您是否希望从类外部实际访问状态进行选择即可。

Answer 2

看起来像是从 A 类对象导入策略并将其应用到 B 类对象的问题，唯一的区别是，所有这些都是在运行时完成的（如与典型的基于策略的设计相反）。这就引出了一个问题，这些策略是 A 类专有的，还是我们可以隔离它们并根据需要传递它们？这应该可以简化设计。

Answer 3

基于模板的解决方案。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

// Wraps up a vector of type T and exposes a
// simple interface to access it.
template <class T>
class A
{  
public:  
  A(const std::vector<T>& v) : priv_vec(v) { }
  virtual size_t count() const { return priv_vec.size(); }
  virtual T operator[](size_t index) const { return priv_vec[index]; }
private:  
  std::vector<T> priv_vec;  
};  

// A sample functor with state.
// The state is the size and current index of the vector object.
class Functor
{
public:
  Functor() : _size(0), _index(0) { }

  // Prints the element at the current index.
  // If the index exceeds size, it is reset to 0.
  template <class T>
  void operator()(const A<T>& b)
  {
    if (_size == 0) _size = b.count();
    if (_index >= _size) _index = 0;
    std::cout << b[_index++] << '\n';
  }

private:
  size_t _size;
  size_t _index;
};

int
main()
{
  // Some tests.

  std::vector<int> int_vec;
  int_vec.push_back(1);
  int_vec.push_back(2);
  int_vec.push_back(3);
  A<int> a(int_vec);

  std::vector<std::string> str_vec;
  str_vec.push_back("aaaa");
  str_vec.push_back("bbbb");
  str_vec.push_back("cccc");
  A<std::string> b(str_vec);

  Functor f;
  f(a); // 1
  f(b); // bbbb
  f(a); // 3
  f(a); // 1
  f(a); // 2
  f(b); // cccc

  return 0;
}