理解 STL 中的函子

Question

引用 NM Jousttis 的“C++ 标准库”第 5.9 节

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#include < iostream>
#include < list>
#include < algorithm>

using namespace std;

//function object that adds the value with which it is initialized
class AddValue {
    private:
       int the Value; //the value to add
    public:
       //constructor initializes the value to add
       AddValue(int v) : theValue(v) {    }
       //the "function call" for the element adds the value
       void operator() (int& elem) const {  elem += theValue; }
 };

int main()
{
      list<int> coll;
      for (int i=1; i<=9; ++i) 
         coll.push_back(i); 

      //The first call of for_each() adds 10 to each value:
      for_each (coll.begin(), coll.end(), AddValue(10)) ; 

这里，表达式 AddValue(10) 创建一个 AddValue 类型的对象，该对象初始化为 值 10。AddValue 的构造函数将此值存储为成员 theValue。里面 for_each()，对coll的每个元素调用“()”。同样，这是对operator()的调用 传递的 AddValue 类型的临时函数对象。实际元素作为 争论。函数对象将其值 10 添加到每个元素。那么元素有 以下值： 添加 10 后：

11 12 13 14 15 16 17 18 19

第二次调用 for_each() 使用相同的功能来添加第一个元素的值 到每个元素。它使用第一个元素初始化 AddValue 类型的临时函数对象 集合的：

for_each (coll.begin(), coll.end(), AddValue (*coll. begin()) ) ; 

添加第一个元素后，输出如下：

22 23 24 25 26 27 28 29 30

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我不明白的是在第二种情况下，为什么输出不意味着

22 34 35 36 37 38 39 40 41

是为每个调用创建一个新的函子，还是为每个调用使用的函子？

Answer 1

表达式AddValue(*coll.begin()) 创建一个AddValue 类的临时对象。然后将该临时值传递给 for_each 函数。然后，for_each 调用对象的函数调用运算符 - 即 operator() - 对从 coll.begin() 到 的每个元素调用一次>coll.end()。

从技术上讲，for_each 按值（而不是引用）获取函子参数，因此它实际上对临时对象的副本进行操作，而不是临时对象本身。

Answer 2

[编辑]我原本误解了作者的初衷。我纠正了错误。

for_each(coll.begin(), coll.end(),
AddValue (*coll.begin()) ) ;

之后的输出如下
添加第一个元素：

22 23 24 25 26 27 28 29 30

我不明白的是
第二种情况为什么输出不是

22 34 35 36 37 38 39 40 41

含义是正在创建一个新函子
对于每个调用或使用的函子
每次通话？

首先，无论for_each算法是否复制你传入的函子都是无关紧要的。相关的是，您应该存储指向第一个元素而不是指向对象的迭代器或指针。如果你这样做并每次都取消引用它，它应该可以解决问题。

struct AddValue 
{
    const int* ptr;
    explicit AddValue(const int* iptr): ptr(iptr) {}
    void operator() (int& elem) const {elem += *ptr; }
};

int main()
{
    vector<int> v;
    for (int j=1; j <= 9; ++j)
        v.push_back(j + 10);
    for_each(v.begin(), v.end(), AddValue(&v[0]) );
    // v will be [22 34 35 36 37 38 39 40 41]
}

然而，我将不得不谈谈我对函数式编程的两点看法。通过函数式编程，您可以获得真正简洁、巧妙紧凑的代码。然而，调试起来也很痛苦，并且具有分散代码的效果。除非您的代码可以从中受益匪浅，否则请尽可能考虑使用简单的基于迭代器的 for 循环，因为它会让您的程序员同事更轻松地调试和阅读您的代码。

我过去犯了一个错误，那就是对函数式编程过于严厉，这让我的团队讨厌我。我痴迷于用组合谓词逻辑编写极其严格的代码，并构建了巨大的函数对象库，这些函数对象可以反复组合重用。事实上，我所做的只是花了很多时间编写函子，而我本可以编写简单的、同样可重用的函数，而不是可以从一个简单的基于迭代器的 for 循环调用（并且同样容易内联）（甚至更容易使用C++0x 基于范围的 for 循环和 BOOST_FOR_EACH）。我仍然使用 C++ 中的函数式编程，但很少使用。当你经历了很多麻烦并不断​​增加构建时间以将两行或三行代码合并为一行时，你真的必须问自己并深入思考这是否值得，不仅为了你自己，而且为了每个工作的人用你的代码。

Answer 3

是的，就是你说的。函子默认按值传递，因此它们在 std::for_each 的代码中复制。但是，您可以编写自己的 std::for_each 版本，明确声明您希望通过引用传递函子。

Answer 4

是的。函子的新副本将通过 for_each 传递。你正在读的书解释了这一点。

Answer 5

我相信像这样复制函子的原因是为了使 for_each 更通用。

想象一个通过引用获取仿函数的实现。如果函子是右值（例如，如果它是从另一个函数返回的），那就会破坏：

std::for_each(first, last, get_functor(...))

当然，在这些情况下，算法可以通过 const 引用获取函子（因为它们可以绑定到右值），但随后函子必须是 const。

唯一真正通用的解决方案是按值传递函子。然后它可以与 const、非常量、右值和左值函子一起使用。

Answer 6

您的 AddValue 构造函数采用 int，因此当您从 *coll.begin() 构造它时，将使用集合中第一个成员的值初始化成员变量theValue。

现在此问题已修复（没有其他任何内容会修改 theValue），因此每次在此 AddValue 对象或此 AddValue< 的任何副本中使用 theValue 时/code> 对象它仍将具有与初始化时相同的值。

这是构造第一个 AddValue 对象时 *coll.begin() 的值，而不是值 * coll.begin() 可能已修改为。