C++回呼函數(callback)與仿函數(functor)的異同

C++回呼函數(callback)與仿函數(functor)的異同

許式偉 (著作權聲明)
2007-3-3

回呼函數(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援operator()的特性，來達到類比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，使用回呼函數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，回呼函數是醜陋的，代碼不太象C++風格。

但其實問題的本質不是在代碼風格上，仿函數與回呼函數各有利弊，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： 

• 仿函數可以不帶痕迹地傳遞上下文參數。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醜陋的原因。
• 更好的效能。

仿函數技術可以獲得更好的效能，這點直觀來講比較難以理解。你可能說，回呼函數申明為inline了，怎麼會效能比仿函數差？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呼函數（如上面的compare），那麼可以分為兩種情況：

• func是內嵌函式，並且比較簡單，func調用最終被展開了，那麼其中對回呼函數的調用也成為一普通函數調用（而不是通過函數指標的間接調用），並且如果這個回呼函數如果簡單，那麼也可能同時被展開。在這種情形下，回呼函數與仿函數效能相同。
• func是非內嵌函式，或者比較複雜而無法展開（例如上面的std::sort，我們知道它是快速排序，函數因為存在遞迴而無法展開）。此時回呼函數作為一個函數指標傳入，其代碼亦無法展開。而仿函數則不同。雖然func本身複雜不能展開，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，仿函數比之於回呼函數，有著更好的效能。並且，這種效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呼函數所有的應用場合。例如，我在std::AutoFreeAlloc中使用了回呼函數，而不是仿函數，這是因為AutoFreeAlloc要容納異質的解構函式，而不是只支援某一種類的析構。這和模板（template）不能處理在同一個容器中支援異質類型，是一個道理。