Question

我想知道编写更高阶函数的主要区别，优点和缺点，作为输入参数，使用std::function或转发参考，例如template<typename F> void hof(F&& fun);。显然，前者比后者更严格，因为它指定了输入可调用对象必须符合的函数类型。

Answer 1

std::function通常会产生大量的运行时开销。通过template参数传递通用可调用对象可以避免std::function的间接成本，可以让编译器积极优化。

我在the end of this article为lambda递归（Y-combinator vs std::function）写了一些简单的基准测试。与非多态Y组合器实现相比，std::function总是生成至少3.5倍的汇编。这是一个不错的示例，它显示了std::function比template参数更昂贵的方式。

我建议在gcc.godbolt.org上玩，看看两种技术之间的装配差异。

以下是I just came up with的例子：

#if defined(STDFN)
void pass_by_stdfn(std::function<void()> f)
{
    f();
}
#else
template <typename TF>
void pass_by_template(TF&& f)
{
    f();
}
#endif

volatile int state = 0;

int main()
{
#if defined(STDFN)
   pass_by_stdfn([i = 10]{ state = i; });
#else
   pass_by_template([i = 10]{ state = i; });  
#endif
}

如果STDFN 未定义，则生成的程序集为：

main:
        mov     DWORD PTR state[rip], 10
        xor     eax, eax
        ret
state:
        .zero   4

STDFN 定义，生成的程序集长48行。

Answer 2

std::function有很多专业人士，但它也有一系列缺点，你必须考虑到这一点。
举个例子：

可调用对象应该是可复制的换句话说，这编译：

#include <functional>
#include <utility>
#include <memory>

template<typename F>
void func(F &&f) { std::forward<F>(f)(); }

int main() {
    func([ptr = std::make_unique<int>()](){});
}

但这不是：

#include <functional>
#include <utility>
#include <memory>

void func(std::function<void(void)> f) { f(); }

int main() {
    func([ptr = std::make_unique<int>()](){});
}

尽管（强调我的）：

鼓励实现以避免为小型可调用对象使用动态分配的内存，例如，f的目标是仅包含对象的指针或引用的对象，以及成员函数指针。

您无法保证在可以避免的情况下您不会对动态存储进行分配，并且您在所有其他情况下都可以确定分配。
构建std::function时，构造函数可能会抛出bad_alloc。
......可能我们可以继续，但它不值得，你明白了。

std::function是一个非常有用的工具，但是当你需要时你应该使用它们。
例如，如果您打算在某处存储功能，可能最终会使用std::function。另一方面，如果您计划接受可调用对象并在运行中调用它，可能您不会使用std::function。
这些仅仅是几个例子，不幸的是，黄金法则并不存在。

使用std :: function或转发引用作为高阶函数的通用可调用对象输入参数？

2 个答案: