Sejauh manakah objek fungsi STL berguna dalam pengoptimuman prestasi?

Objek fungsi STL meningkatkan pengoptimuman prestasi dengan menyimpan keadaan, khususnya dengan mengelakkan operasi penyalinan yang mahal, mengurangkan overhed panggilan fungsi dan memanfaatkan keselarian. Dalam kes sebenar, std::bind digunakan untuk mengoptimumkan algoritma pemprosesan imej dan mengelakkan penyalinan imej, dengan itu meningkatkan prestasi.

Peranan objek fungsi STL dalam pengoptimuman prestasi

Dalam perpustakaan standard C++, objek fungsi ialah objek ringan yang digunakan untuk mewakili panggilan fungsi. Tidak seperti fungsi biasa, objek fungsi boleh menyimpan keadaan dan oleh itu meningkatkan prestasi operasi tertentu.

Jenis objek fungsi STL

STL mentakrifkan pelbagai jenis objek fungsi, termasuk:

• std::function: Penyesuai objek fungsi universal
std::function: 通用函数对象适配器
• std::bind: 创建绑定到特定参数的函数对象的实用程序类
• std::mem_fn: 创建绑定到成员函数的函数对象的实用程序类
• std::thread: 创建和管理线程的类

优化用法

1. 避免昂贵的复制操作：

使用 std::function 时，可以避免将大对象复制到容器，从而提高性能。例如，以下代码在每次调用 sort 时都会复制一个函数对象：

std::vector<int> v;
for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {
  std::sort(v.begin(), v.end(), std::less<int>());
}

通过使用 std::bind 可以将函数对象绑定到具体参数，从而避免复制：

std::function<bool(int, int)> less_than = std::bind(std::less<int>(), std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {
  std::sort(v.begin(), v.end(), less_than);
}

2. 减少函数调用开销：

函数调用通常需要大量的开销，包括栈帧分配和函数指针查找。使用函数对象可以将函数调用转换为对象成员函数调用，从而减少开销。例如，以下代码使用循环来计算一个数组的总和：

int sum = 0;
for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
  sum += v[i];
}

通过使用 std::accumulate 和 std::plus 函数对象，我们可以将循环转换为单次函数调用：

sum = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0, std::plus<int>());

3. 利用并行性：

函数对象支持并行执行，这可以在多核系统上显著提高性能。例如，以下代码使用 OpenMP 并行化一个循环：

#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
  std::cout << v[i] << std::endl;
}

实战案例

考虑以下示例，它使用 std::bind 优化了图像处理算法：

std::vector<cv::Mat> images;
for (const auto& image : images) {
  cv::transpose(image, image);
}

使用 std::bindstd::bind : Kelas utiliti yang mencipta objek fungsi terikat pada parameter tertentu

auto transpose = std::bind(cv::transpose, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
std::for_each(images.begin(), images.end(), transpose);