c++ - 仿函数如何维护/存储对象的状态

Question

我是 C++ 菜鸟，正在研究仿函数。我有如下代码(注意——这不是我的作业，我已经过去了!)。

它确实在控制台上打印 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
如果仿函数是按值而不是引用/指针调用的，我看不出它如何维护这个对象的状态(n 的值)

编辑: 我认为这里(示例 1)是因为仿函数由 Value 调用并且构造函数每次都将 n 初始化为零。所以它应该在开始时始终为零，然后它应该递增到 1 并返回 1。它如何打印 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

示例 1]

class g
{
public:
    g():n(0){}
    int operator()() { return n++; }
    int n;
};

;

int main()
{
    int a[10];
    g v1;
    std::generate(a, a+10, g());//This passes a functor to generate 

    //EDIT - this will print 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9**
    std::copy(a, a+10, std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));

    getchar();
    return 0;
}

因为我看到像下面这样的代码在仿函数中使用引用变量来保留状态，here并使用该概念开发了一个简单的代码，如下所示:

示例 2]

class CountingFunctor
{
public:
    CountingFunctor() : _counter(0) {}
    int getCounter(void) const {return(_counter);}
    void operator () (Contained item) {if(item.getShouldBeCounted()) _counter++;}
private:
    int _counter;
};
#endif

//this class uses references to maintain state in the functor
class CountingFunctor
{
public:
    CountingFunctor(int &elem) : _counter(elem) {_counter=0;}
    int getCounter(void) const {return(_counter);}
    void operator () (Contained item) {if(item.getShouldBeCounted()) _counter++;}
private:
    int &_counter;
};

int main()
{
    vector<Contained> Container(10);
    Container[3].setShouldBeCounted(false);
    Container[9].setShouldBeCounted(false);
    int elem;
    CountingFunctor CountAllWhoShouldBe(elem);
    std::for_each(Container.begin(), Container.end(), CountAllWhoShouldBe);
    std::cout << CountAllWhoShouldBe.getCounter() << " items should be counted." << std::endl;

    getchar();
}

问题是

所以仿函数自己维护它们的对象的状态，即不需要任何引用变量，如示例 2 所示

或者示例 1 中的代码可以正常工作是因为 std::generate() 通过引用/指针调用仿函数？

进一步阅读 Material 表示赞赏。

Answer 1

当您调用 std::generate 时，它会获得自己的仿函数对象拷贝。但是，一旦进入该函数，它只是重复调用它自己的对象的单个实例，因此状态在 inside generate 调用中保留，但不是在 generate 和调用者之间。

因此，将您的代码更改为

g v1;
std::generate(a, a+10, v1);

之后 v1.n 仍将为零。在 generate 内部，它正在对其本地拷贝(例如 v2)进行操作，该拷贝确实增加了，但无法将其告知 v1。

现在，如果您想将 v2 的状态传达给 v1，那就是您需要在仿函数内部使用引用的时候，因此 v1 和 v2 共享在调用中发生变化的任何状态。

---

我们可以扩展调用以更清楚地显示这一点:

g v1;
std::generate(a, a+10, v1);
// -> generate(begin=a, end=a+10, v2=g(v1))
{
    while (begin != end)
        *begin = v2();
}
// v2 just went out of scope, and took the accumulated state with it!
// v1 in the caller's scope remains unchanged

现在应该很明显，如果 v1 不是一个被深复制并在内部保持其状态的值对象，而是保持对共享状态的引用并被浅复制，那么 v2 将与 v1 共享相同的状态，并且该状态在调用后可访问。

事实上，我们可以编写一个简单的包装器来自动执行此操作，因此您无需为每个仿函数手动执行此操作:

template <typename OriginalFunctor, typename RType>
class StatefulFunctor
{
    OriginalFunctor &fun;

public:
    StatefulFunctor() = delete;
    StatefulFunctor(OriginalFunctor &orig) : fun(orig) {}
    StatefulFunctor(StatefulFunctor const &other) : fun(other.fun) {}
    StatefulFunctor(StatefulFunctor &&other) : fun(other.fun) {}

    template <typename... Args>
    RType operator() (Args&&... args)
    {
        return fun(std::forward<Args>(args)...);
    }
};

template <typename RT, typename OF>
StatefulFunctor<OF, RT> stateful(OF &fun)
{
    return StatefulFunctor<OF, RT>(fun);
}

现在将原始代码更改为:

g v1;
std::generate(a, a+10, stateful<int>(v1));

表示 v1.i 将就地更新。

正如 Jerry Coffin 指出的那样，即使在内部 调用中也不能保证状态的保存，因此即使您不需要为来电者。