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c++ - 什么时候使用 std::function 而不是继承？

coder 2023-11-12 原文

在某些情况下，std::function 可以替代继承。以下两个代码片段非常相似(调用函数时的成本大致相同，签名中的用法几乎相同，并且在大多数情况下 std::function 不需要我们制作 A 的额外拷贝以及):

struct Function
{
    virtual int operator()( int ) const =0;
};
struct A
    : public Function
{
    int operator()( int x ) const override { return x; }
};

使用std::function，我们可以将其重写为

using Function = std::function<int (int)>;
struct A
{
    int operator()( int x ) const { return x; }
};

为了更清楚地说明这两个片段是如何关联的:它们都可以按以下方式使用:

int anotherFunction( Function const& f, int x ) { return f( x ) + f( x ); }

int main( int argc, char **argv )
{
    A f;
    anotherFunction( f, 5 );
    return 0;
}

后一种方法更灵活，因为我们不必从某些公共(public)基类派生我们的类。 Function 类对象之间的唯一关系是基于它们的功能。在面向对象的编程方面，它可能被认为不太干净(当然，在函数式编程方面则不然)。

除此之外，这两种解决方案之间还有其他差异吗？何时使用哪种解决方案是否有任何一般准则，或者这只是个人偏好的问题？是否存在一种解决方案优于另一种解决方案的情况？

最佳答案

先做一个小的更正:注意，这是:

int anotherFunction( Function f, int x ) { return f( x ) + f( x ); }

不会使用基于继承的解决方案进行编译，因为 Function 被取值并且它是抽象的。另一方面，如果它不是抽象的，您将得到切片，这不是您想要的。

相反，您必须通过引用获取您的 Function 派生对象(可能通过引用 const)才能利用多态性:

int anotherFunction( Function const& f, int x ) { return f( x ) + f( x ); }

而且这不是很像函数式编程，所以如果您热衷于函数式编程(就像您看起来那样)，您可能会因此而想要避免使用它。

也就是说，这是我要提供的指南:

  1. 如果可以，请使用模板:

    template<typename F>
int anotherFunction(F f, int x) { return f(x) + f(x); }

    一般来说，当完全可以使用时，静态(编译时，基于模板)多态性被认为优于动态(运行时，基于继承)多态性，因为:

    • 卓越的灵 active :您不必更改类型的定义并使它们派生自公共(public)基类，以便它们可以通用地使用。例如，这允许您编写:

      anotherFunction([] (int x) { return x * 2; }, 42);

      还有:

      anotherFunction(myFxn, 42); // myFxn is a regular function

      甚至:

      anotherFunction(my_functor(), 42); // my_functor is a class

    • 卓越的性能:由于您不是通过虚拟表调用并且编译器知道函数调用将如何解析，它可以内联调用以提供更高的性能(如果它认为这是合理的)。

  2. 如果您不能使用模板，因为要调用的函数将在运行时确定，使用std::function :

     int anotherFunction(std::function<int (int)> f, int x) 
 { 
     return f(x) + f(x); 
 }

    这还将为您提供足够的灵 active 来传递 lambda、函数指针、仿函数，基本上任何可调用对象。参见，例如，this Q&A on StackOverflow .

    使用 std::function 可能会在基于模板的设计方面带来显着的运行时开销，并且对于硬编码的基于继承的解决方案(如一个你概述的，但它给你灵 active 并且它是一个标准的习语。此外，一如既往，当性能受到关注时，进行测量以支持任何假设 - 您可能会得到令人惊讶的结果。

    当您想要存储任何类型的可调用对象供以后调用时，您通常需要求助于这种基于std::function的设计，如Command design pattern 的案例，或者当您有一个异构的可调用对象集合时，可以对其进行一般处理和调用。有关何时使用 std::function 而不是模板的讨论，请参阅 this Q&A on StackOverflow .

  3. 那么什么时候应该采用继承的硬编码设计？好吧，在所有 1. 和 2. 不可行的情况下 - 老实说，我现在想不出任何一个，但我相信有人可以想出一个极端案例。请注意，不需要 C++11 来使用类似std::function 的习语，因为Boost 有一个boost::function 和一个 boost::bind 实现，它早于(并作为灵感)C++11 的 std::function 和 std::绑定(bind)。

TL;DR:使用模板或 std::function。

关于c++ - 什么时候使用 std::function 而不是继承？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/16435549/

ampfunctioncodestrongc++c++11boost-function

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