C++中的仿函数

仿函数是什么

仿函数(Functor)在C++中和函数对象是一个概念，它们都是重载了函数调用运算符的类的对象，Functor是STL六大模块之一，其余模块分别是Container, Algorithm, Iterator, Adaptor, Allocator.

仿函数存在的意义

仿函数的作用和C语言中的函数指针很像，但它扩展性更好。当我们需要为某种算法提供特定“操作”（比如说排序方式）时，我们可以传入函数指针，但如果将来这个函数的签名（参数个数，参数类型，参数顺序，不包括返回值类型）发生了变化，就需要做很大调整了。其次，函数之间可能会共用变量，维护全局变量也很麻烦。仿函数就没有这些缺点，它可以被依赖、组合和继承，在自己的类中维护变量，功能更加强大。

比如在用到unordered_map或者unordered_set的时候，我们可能会需要将自定义类用作key，这时我们需要做两件事

1. 为这个类重载等于运算符
2. 提供用于hash的仿函数

举个例子，对于下面这个磁盘页面类

struct PageId {
  int fd;
  page_id_t page_no = INVALID_PAGE_ID;
  friend bool operator==(const PageId& x, const PageId& y) {
    return x.fd==y.fd&&x.page_no==y.page_no;
  }
  bool operator<(const PageId &x) const {
    if (fd < x.fd)
      return true;
    return page_no < x.page_no;
  }
  std::string toString() {
    return "{fd: " + std::to_string(fd) +
           " page_no: " + std::to_string(page_no) + "}";
  }
  inline int64_t Get() const {
    return (static_cast<int64_t>(fd << 16) | page_no);
  }
};

我们需要提供一个hash函数对象，从而构建一个unordered_map,使得磁盘中的页和内存中的帧可以一一对应

struct PageIdHash {
  size_t operator()(const PageId &x) const { return (x.fd << 16) | x.page_no; }
};

这样我们就可以获得std::unordered_map<PageId,frame_id_t,PageIdHash>了，如果我们想要提供默认实现，可以
再使用模板特化的方法

template <> struct std::hash<PageId> {
  size_t operator()(const PageId &obj) const {
    return std::hash<int64_t>()(obj.Get());
  }
};

有时候仿函数的存在是为了让函数具有类的性质，通过仿函数，我们可以在拥有函数功能的同时，拥有状态，依据函数生成对象，让函数能彼此继承。仿函数主要在STl中使用，lambda的内部实现也是用的仿函数。