有助于理解函数对象的工作原理吗？

Question

我在 Wikipedia 上找到了这段代码

class compare_class {
  public:
  bool operator()(int A, int B) const {
    return A < B;
  }
};
...
// Declaration of C++ sorting function.
template <class ComparisonFunctor> 
void sort_ints(int* begin_items, int num_items, ComparisonFunctor c);
...
int main() {
    int items[] = {4, 3, 1, 2};
    compare_class functor;
    sort_ints(items, sizeof(items)/sizeof(items[0]), functor);
}

起初我想知道 A 和 B 参数是如何传递给运算符的（ )(int A, int B)，当在 sort_ints 中提到函子时，甚至没有任何括号。

然后我发现 A 和 B 被传递给 sort_ints 函数内的函数对象。但是，既然 sort_ints 接收的是函数的地址，那么它的声明不应该有 'ComparisonFunctor*** c' 而不是 'ComparisonFunctor c' 吗？

在 sort_ints 函数内部，对函子的函数调用会像这样完成吗？

functor(*begin_items, *(begin_items+1));

Answer 1

要理解为什么 sort_ints 按值获取其参数，您必须记住作为比较器传递给它的对象不一定是函数指针。例如，如果您使用 compare_class 函数对象进行比较，那么您传递给函数的就是 compare_class 类型的具体对象。您没有传入 compare_class::operator() 的地址，因为 operator() 是成员函数，而不是自由函数。也就是说，以下代码：

compare_class myComparator;
myComparator(a, b);

翻译为

compare_class myComparator;
myComparator.operator() (a, b);

因此，参数需要按值而不是指针接收比较器，因为它需要一个接收者对象，而不是指向成员函数的指针或指向接收者对象的指针。

Answer 2

正如您所指出的， sort_ints 的使用中没有任何内容暗示其对比较函子的要求：

compare_class functor;
sort_ints(items, sizeof(items)/sizeof(items[0]), functor);

sort_ints 本身也没有任何内容：

template <class ComparisonFunctor>
void sort_ints(int* begin_items, int num_items, ComparisonFunctor c);

在 class_compare 中，我们只能通过观察它不提供其他功能来推断将使用的功能功能：

class compare_class
{
  public:
     bool operator()(int A, int B) const { return A < B; }
};

编译器确实会保留它，直到它尝试使用实例化的类型来编译 sort_ints 的实现，然后才确定这一切是否挂在一起。 sort_ints 必须具有您提到的那种声明：

c(*begin_items, *(begin_items+1));    // note: functor argument is "c"

因此，您的理解在所有方面都是正确的。但是，值得注意的是，提议的名为 Concepts 的 C++0x 功能旨在使 sort_int 的要求更加明确，而无需查看其实现。不幸的是，C++0x 不得不放弃这个功能，因为没有足够的时间和经验来确保它是最佳的。希望 C++ 的未来版本能够包含这样的功能。您可以在网上找到很多有关概念的讨论，它们应该可以帮助您更好地理解整个问题。

这是一个重要的问题，因为当您只有拼图的一部分时 - 例如您想要使用 sort_ints 函数但没有示例 ComparisonFunctor，那么您必须研究 sort_ints 的实现以知道如何创建该 Functor（除非您是超级幸运，并且有很好的最新文档）。您可能会意外地使您的代码过于依赖于现有的实现，从而当 sort_int 的实现稍稍更改时，您的代码会中断或速度减慢，无法接受 - 即使它足够巧妙地不会破坏测试用例或其他用户的代码或期望。所提供的 ComparisonFunctor 中的一个小错误也可能会从 sort_int 内部的某个地方产生非常复杂和令人困惑的编译器错误消息 - 这不是为用户提供抽象服务的好方法。让我们希望 Concepts 有一天能够实现这一目标......！

Answer 3

请注意，compare_class 是一个类。因此它可以像使用其他类一样被声明、作为函数参数传递。

其次，compare_class实现了operator()。这允许您执行以下操作：

compare_class obj;
obj(1, 2);

现在，上面代码片段中的第二个语句看起来像一个函数调用！因此从某种意义上说，任何实现了operator()的类的对象都可以像函数一样使用。

这就是函数对象的要点。此外，与函数指针相比​​，它还有其他优点，您可以在帖子中给出的同一链接中找到这些优点。

编辑

在sort_ints()内，仿函数预计会执行如下操作：

for (int i = 1; i < num_items; i++)
    if (c(begin_items[i-1], begin_items[i]))
    {
        // begin_items[i-1] is less than begin_items[i], do stuff
    }

Answer 4

是的，这是正确的。函数调用运算符应用于对象的名称，而不是对象的方法。此外，您根本没有传递函数的地址，而是传递（复制）一个对象。仿函数对象没有数据成员，只有一个运算符 ( )。