C++回调函数(callback)与仿函数(functor)的异同

许式伟 (版权声明)
2007-3-3

回调函数(callback)与仿函数(functor)很多时候从用途上来看很相似，以致于我们经常将它们相提并论。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());
}

仿函数(functor)之所以称为仿函数，是因为这是一种利用某些类对象支持operator()的特性，来达到模拟函数调用效果的技术。

如果这里vec, vec2这两个vector的内容一样，那么从执行结果看，使用回调函数compare与使用仿函数comparer是一样的。

那么，我们应该用回调，还是用仿函数？

很多人都说用仿函数吧，回调函数是丑陋的，代码不太象C++风格。

但其实问题的本质不是在代码风格上，仿函数与回调函数各有利弊，不能一概而论。

仿函数(functor)的优点

我的建议是，如果可以用仿函数实现，那么你应该用仿函数，而不要用回调。原因在于： 

• 仿函数可以不带痕迹地传递上下文参数。而回调技术通常使用一个额外的void*参数传递。这也是多数人认为回调技术丑陋的原因。
• 更好的性能。

仿 函数技术可以获得更好的性能，这点直观来讲比较难以理解。你可能说，回调函数申明为inline了，怎么会性能比仿函数差？我们这里来分析下。我们假设某 个函数func（例如上面的std::sort）调用中传递了一个回调函数（如上面的compare），那么可以分为两种情况：

• func是内联函数，并且比较简单，func调用最终被展开了，那么其中对回调函数的调用也成为一普通函数调用（而不是通过函数指针的间接调用），并且如果这个回调函数如果简单，那么也可能同时被展开。在这种情形下，回调函数与仿函数性能相同。
• func 是非内联函数，或者比较复杂而无法展开（例如上面的std::sort，我们知道它是快速排序，函数因为存在递归而无法展开）。此时回调函数作为一个函数 指针传入，其代码亦无法展开。而仿函数则不同。虽然func本身复杂不能展开，但是func函数中对仿函数的调用是编译器编译期间就可以确定并进行 inline展开的。因此在这种情形下，仿函数比之于回调函数，有着更好的性能。并且，这种性能优势有时是一种无可比拟的优势（对于std::sort就 是如此，因为元素比较的次数非常巨大，是否可以进行内联展开导致了一种雪崩效应）。

仿函数(functor)不能做的？

话又说回来了，仿函数并不能完全取代回调函数所有的应用场合。例如，我在std::AutoFreeAlloc中使用了回调函数，而不是仿函数，这是因为AutoFreeAlloc要容纳异质的析构函数，而不是只支持某一种类的析构。这和模板（template）不能处理在同一个容器中支持异质类型，是一个道理。