如何管理 std::function 的 std::vector

Question

我正在从用于求解 ODE 的类层次结构转移到用于求解 ODE 系统的类。

在我使用单个函数的实现中，我使用以下内容来存储我的函数：

std::function<const Type(const Type, const Type)> numericalFunction

我有一个包装器来评估数值函数：

Type f (Type t, Type u) const noexcept { return numericalFunction(t,u); }

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现在我要解决方程组，所以我需要存储多个函数。我尝试使用std::vector 存储函数集，如下所示：

std::vector<std::function<const Type(const Type,const Type)>> numericalFunction;

我希望能够使用与上述问题相同的语法。也就是说，

f[0](12,32); 应该执行numericalFunction.at(0)(12,32);

dfdt[0](t, u); 应该执行(numericalFunction.at(0)(t, u+eps) - numericalFunction.at(0)(t, u))/eps;

如何编写代码来允许这样的语法？

编辑我有问题..现在我需要更改功能

std::vector<std::function<const Type(const Type,const Type)>> numericalFunction; 

变成了：

std::vector<std::function<const Type(const Type,const std::vector<Type>)>> numericalFunction; 

派生类不起作用

Answer 1

您可以将函数集合存储为：

std::vector<std::function<const Type(const Type t, const Type u)>> numericalFunList;

获得正确函数的等效函数是：

const Type f(size_t idx, const Type t, const Type u) { return numericalFunList.at(idx)(t,u); }

std::vector 在内部是一个动态数组。这为每个函数提供了一个从0 到numericalFunList.size() - 1 的索引。您可以通过向量中的索引来识别每个函数。

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EDIT1：

OP 更喜欢使用以下语法：f[0](arg1, arg2);

以上可以轻松实现：numericalFunList[0](1.2, 5.9);

如果为了清楚起见需要f（对于数学家；程序员会讨厌它），

auto& f = numericalFunList;
f[0](10.9, 2.4);

作为提示，请考虑不要将f 用作全局变量名。如果f 是首选，请使用auto& f = numericalFunList 为您完成。

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EDIT2：

对于新的语法要求，您需要使用两个类，每个类都具有一个运算符重载：一个用于存储具有[] 运算符重载的导数集，另一个用于计算具有() 运算符重载的导数。

typedef long double Type;
constexpr Type eps = 1E-12;

using analysisFunction = std::function<const Type(const Type, const Type)>;

class derivatives {
    private:
        class derivative;
    public:
        derivatives(std::vector<analysisFunction>& p_fList) { fList = &p_fList; };
        derivative operator[](int index) {
            return derivative((*fList).at(index));
        }
    private:
        class derivative {
            public:
                derivative(analysisFunction& p_f) { f = &p_f; }
                Type operator()(Type t, Type u) {
                    return (((*f)(t, u + eps)) - ((*f)(t,u)))/eps;
                }
            private:
                analysisFunction *f;
        };
        std::vector<analysisFunction> *fList; //dangling pointer
};

使用示例

int main ()
{
    std::vector <analysisFunction> numericalFunctions;
    auto& f = numericalFunctions;

    f.push_back([](Type t, Type u)->Type { return u*u; });


    std::cout << std::setprecision(16);
    std::cout << f[0](5.0, 10.0) << '\n';

    derivatives dfdt(f);
    std::cout << dfdt[0](5.0, 10.0);
    return 0;
}

测试代码：GeeksForGeeks Online IDE

注意：fList 是一个悬空指针。有几种方法可以处理它。如果您可以保证引用的对象不会被释放，或者您可以在对象中维护一个副本（这会消耗内存和 CPU），则可以保持原样。