尽量定义class形式的Function Object

本文探讨了在STL程序设计中FunctionObject的作用及其两种形式:函数指针和class形式。对比两者特性,强调class形式的灵活性和通用性,特别适用于泛型算法中的行为参数化。
STL程序设计实践七:尽量定义class形式的Function Object
  袁小凯
  华南理工大学计算机研究所北区研发二部
  Email – **lusplus@21cn.com
  前言
  在使用STL进行程序设计时,你会经常用到Function Object,尤其是在写一个泛型算法并充许把行为参数化时。Function Object简单点讲分两种:1.函数指针(最简单的Function Object)。2.class形式的Function Object。
  1. 函数指针(最简单的Function Object)
  函数指针指向一个函数,指向的函数一般为全局函数。通过函指针可以使行为参数化。
  int a[5]={1,2,3,4,5};
  vector<int> obj(a,a+5);
  find_if(a,a+5,equalcmp); //找出第一个等于5的元素
  这里的equalcmp是一个函数指针,它指向一个全局函数equalcmp。
  bool equalcmp (int x){return x==5;}
  这里通过传入函数指针使得我们可以使算法find_if按照我们定义的行为进行查找。
  2. class 形式的Function Object
  简单点说就是定义了operator () 成员函数的类。这样的类可以像函数一样进行调用,如果说 equalcmp 就是这样一个类,ecfo是其一个对象,则可进行如下函数呼叫动作:
  ecfo(); //类似无参的函式呼叫,当然也以有参数。
  还拿前面的例子来说,把equal_5定义成class形式的Funtion Object,如下:
  struct equalcmp
  {
   equalcmp(int x=5):data(x){}
  bool operator () (int x){return data==x;}
   int data;
  };
  定义了equalcmp后我们可以利用它来进行find_if查询。
  find_if(a,a+5,equalcmp(5)); //找出第一个等于5的元素
  它的行为个前面的一样,注意equalcmp(5)的形式,它是用于产生一个临时的equalcmp对象,得以调用operator ()成员函数。
  3.两者的比较
  函数指针形式的functor(Function Object的另一种叫法)好像不够灵活,因为如果equalcmp不找等于5的元素了,换找4,它不能用了。你是改那,还是重写一个。哈哈!但class形式的functor(写起来方便多了^_^)可以减少这种无聊的重复劳动。换找4!,不就是找4吗,没问题。
  find_if(a,a+5,equalcmp(4));
  搞定!简单,方便,好用。如果用函数指标来实现这种功能可有些困难,因为无法存储局部状态,如果要实现可能需要全局变量。如果需要多个这样的functor会需要多个全局变量,不是尽量不要用全局变量吗?一些专家的忠告。但是还是有些人会固执认为类functor会效率的问题,因为要构造和析构。它们在寻求一种解决方法,他们可能找到了一种如下的方法:
   template<int N>
  bool equalcmp(int x)
  { return x==N; }
  find_if(a,a+5,equalcmp<4>(4));//找4,VC(X),G++2.91.57(X),CB(O)
  请问这种方法能行吗?你试过吗?如果没试试吧!这在某些编译器上可以,有些不行。但绝对可以这样调用equalcmp<4>(4);如果曾经这样调用过再这样使用find_if(a,a+5,equalcmp<4>(4))是可以的。可能是编译器产生Function Template实体时机的问题。
  假设这样做可以,但是这不够一般化。你可使用类的形式写出更一般化的functor,可以满足所有的数据类型。
  template <class T>
  struct equalcmp
  {
  equalcmp(T x=5):data(x){}
  bool operator () (T x){return data==x;}
  T data;
  };
   find_if(a,a+5,equalcmp<int>(4));
  现在equalcmp可以使用任意数据类型,这一下使用函数指针可没法完成了吧!因为你写不出这样的函数来让它指。哈哈!松口气先,再喝口水。还有函数指针没法用Adaptable Function Object,因为它无进行嵌套定义数据类型。太多函数指针无法完成动作了。那是不是函数指针就没有用了呢?不是,当你已经有了一个函数可用,那你就可以用函数指针,而不用重写一个class形式的functor。还有函数指针也可通过Function Object Adaptor转换成Adaptable Function Object。就说这么多吧!
  总之!如果你没有现成的函数可用,请定义class形式的Function Object。
  后语:
   该文是我个人的学习总结,如果有什么错误请大家指正。
<think>好的,用户问的是“自定义 functionObject是什么意思?”,我需要详细解释这个概念。首先,functionObject是OpenFOAM中的一个功能对象,用于在模拟过程中执行特定任务。用户可能已经接触过一些基本的functionObject,比如写入结果、监控变量等,但想了解如何自己创建或修改它们。 接下来,我需要明确自定义functionObject定义和用途。可能用户在使用OpenFOAM时遇到了需要扩展功能的情况,比如计算特定的场量或输出特定数据,而现有的functionObject无法满足需求,所以需要自定义。这时候需要指导他们如何通过编写代码或配置文件来实现。 然后,用户可能想知道如何创建自定义functionObject。需要分步骤说明,比如继承基类、实现方法、编译等。同时,可能还需要提到使用现有的工具或库来简化开发过程,比如Foam::functionObjects库中的帮助函数。 另外,用户可能对自定义functionObject的应用场景感兴趣。比如,他们可能想监控某个复杂的物理量,或者将数据输出到特定格式。这时候需要举例说明,比如计算流体速度的平均值,或者输出压力场的统计信息。 还要考虑用户可能的错误,比如配置错误或代码编写问题。需要提醒他们检查日志文件,确保路径正确,以及依赖项是否满足。例如,如果用户定义的字段不存在,可能会导致运行时错误,这时候需要指导他们如何调试。 最后,相关问题部分需要涵盖如何开始编写自定义functionObject,常用基类有哪些,如何测试和调试,以及是否有现成的模板或示例可以参考。确保问题覆盖用户可能遇到的各个方面,帮助他们进一步深入学习和应用。</think>在 OpenFOAM 中,**自定义 functionObject** 是指用户通过编写代码或配置文件,**扩展 OpenFOAM 的默认功能对象库**,以实现特定的模拟需求(如计算新物理量、输出特定数据、监控变量等)。默认的 `functionObject` 已经支持许多常见操作(如 `write`, `forces`, `fieldAverage`),但自定义功能允许用户突破这些限制。 --- ### ✅ **自定义 functionObject 的核心思想** 1. **继承基类**:用户通过继承 `Foam::functionObjects::functionObject` 或其子类(如 `Foam::functionObjects::fvMeshFunctionObject`),定义自己的功能逻辑。 2. **实现方法**:重写基类的 `read()`, `execute()`, `end()` 等方法,定义数据处理、计算或输出的逻辑。 3. **动态加载**:通过编译生成 `.so` 文件,动态链接到 OpenFOAM 求解器中,无需修改核心代码。 --- ### 🛠️ **典型应用场景** 1. **计算新物理量** - 例如:计算流体中某区域的平均温度、速度梯度张量等。 2. **自定义输出格式** - 输出数据到特定格式(如 CSV、JSON)或数据库(如 HDF5)。 3. **监控复杂条件** - 当某个字段满足特定条件时触发操作(如 `rho > 1000` 时输出 `frontMask`)。 4. **性能优化** - 针对特定问题优化计算流程(如减少内存占用、加速后处理)。 --- ### 📦 **实现步骤(简要)** 1. **编写 C++ 类** - 继承 `Foam::functionObjects::functionObject`,实现 `read()`, `execute()`, `end()` 等方法。 ```cpp class MyCustomFunction : public Foam::functionObjects::functionObject { // 定义成员变量(如 fields, outputInterval 等) public: // 构造函数 MyCustomFunction(const Foam::word& name, const Foam::Time&, const Foam::dictionary&); // 读取配置 virtual bool read(const Foam::dictionary&); // 执行计算 virtual bool execute(); // 结束时调用 virtual bool end(); }; ``` 2. **编译为 `.so` 文件** - 使用 `wmake` 工具编译生成动态库(`.so`)。 3. **配置 `controlDict`** - 在 `functions` 块中添加自定义对象的配置: ```cpp functions { myCustomFunction { type MyCustomFunction; outputControl runTime; outputInterval 0.1; // 其他参数 } } ``` --- ###
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