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C++回調函數(callback)與仿函數(functor)的異同

編輯:關於C++

回調函數(callback)與仿函數(functor)很多時候從用途上來看很相似,以致於我們經常 將它們相提並論。例如:

inline bool compare(int a, int b)
{
   return a > b;
}
 
struct comparer {
  bool operator()(int a, int b) const {
     return a > b;
  }
};
 
void main()
{
   std::vector<int> vec, vec2;
   std::sort(vec.begin(), vec.end(), compare);
   std::sort(vec2.begin(), vec2.end(), comparer());
}

仿函數(functor)之所以稱為仿函數,是因為這是一種利用某些類對象支持operator()的 特性,來達到模擬函數調用效果的技術。

如果這裡vec, vec2這兩個vector的內容一樣,那麼從執行結果看,使用回調函數compare 與使用仿函數comparer是一樣的。

那麼,我們應該用回調,還是用仿函數?

很多人都說用仿函數吧,回調函數是丑陋的,代碼不太象C++風格。

但其實問題的本質不是在代碼風格上,仿函數與回調函數各有利弊,不能一概而論。

仿函數(functor)的優點

我的建議是,如果可以用仿函數實現,那麼你應該用仿函數,而不要用回調。原因在於:

仿函數可以不帶痕跡地傳遞上下文參數。而回調技術通常使用一個額外的void*參數傳遞 。這也是多數人認為回調技術丑陋的原因。

更好的性能。

仿函數技術可以獲得更好的性能,這點直觀來講比較難以理解。你可能說,回調函數申明 為inline了,怎麼會性能比仿函數差?我們這裡來分析下。我們假設某個函數func(例如上 面的std::sort)調用中傳遞了一個回調函數(如上面的compare),那麼可以分為兩種情況 :

func是內聯函數,並且比較簡單,func調用最終被展開了,那麼其中對回調函數的調用也 成為一普通函數調用(而不是通過函數指針的間接調用),並且如果這個回調函數如果簡單 ,那麼也可能同時被展開。在這種情形下,回調函數與仿函數性能相同。

func是非內聯函數,或者比較復雜而無法展開(例如上面的std::sort,我們知道它是快 速排序,函數因為存在遞歸而無法展開)。此時回調函數作為一個函數指針傳入,其代碼亦 無法展開。而仿函數則不同。雖然func本身復雜不能展開,但是func函數中對仿函數的調用 是編譯器編譯期間就可以確定並進行inline展開的。因此在這種情形下,仿函數比之於回調 函數,有著更好的性能。並且,這種性能優勢有時是一種無可比擬的優勢(對於std::sort就 是如此,因為元素比較的次數非常巨大,是否可以進行內聯展開導致了一種雪崩效應)。

仿函數(functor)不能做的?

話又說回來了,仿函數並不能完全取代回調函數所有的應用場合。例如,我在 std::AutoFreeAlloc中使用了回調函數,而不是仿函數,這是因為AutoFreeAlloc要容納異質 的析構函數,而不是只支持某一種類的析構。這和模板(template)不能處理在同一個容器 中支持異質類型,是一個道理。

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