C++中operator()()是什么？有什么作用？Python中有等效实现吗？

1.1 基础功能 #

这个语法是C++的函数调用运算符重载，实现该运算符的类实例被称为「仿函数/函数对象」，可以像普通函数一样被直接调用。
比如你定义了MoistureSensor s(...)之后，写s()就会执行你重载的operator()里的代码逻辑。

1.2 隐式调用触发逻辑 #

你没有看到显式调用还能执行，是因为这段代码的实例被传入了std::thread作为线程执行入口：

MoistureSensor sensor(std::chrono::seconds(5), mtx);
std::thread work_thread(sensor); // 线程构造时会自动调用sensor的operator()，不需要手动写sensor()

C++线程库的构造逻辑默认会对传入的可调用对象执行调用操作，所以你看不到显式的调用代码。

1.3 适用场景 #

相比普通函数，仿函数可以自带成员状态，不需要额外传参就能访问类内的所有成员变量/方法，非常适合需要携带上下文的可调用逻辑，比如你这段代码里的传感器阈值、订阅的设备列表、休眠时长等状态，都可以直接在operator()里访问，不需要当参数反复传递。

Python中要实现相同的「类实例可作为可调用对象执行」的逻辑，只需要重写类的__call__方法即可，和C的operator()功能完全一致，也可以直接作为线程入口传入threading.Thread：
对应你C代码的Python实现示例如下：

import threading
import time
from typing import Set

class WaterDevice:
    def sprinkleWater(self):
        # 对应原有业务逻辑
        pass
    def pourWater(self):
        # 对应原有业务逻辑
        pass

class MoistureSensor:
    def __init__(self, sleep_time: int, mtx: threading.Lock):
        self.sleep_time = sleep_time
        self.mtx = mtx
        self.devices: Set[WaterDevice] = set()
        self.min_val = 0
        self.max_val = 10
        self.threshold = 3
    
    def subscribe(self, device: WaterDevice):
        self.devices.add(device)
    
    # 等效于C++的void operator()()
    def __call__(self):
        while True:
            print("this")
            with self.mtx:
                if self.is_air_too_dry():
                    for p in self.devices:
                        p.sprinkleWater()
                if self.is_soil_too_dry():
                    for p in self.devices:
                        p.pourWater()
            time.sleep(self.sleep_time)
    
    def foo(self):
        pass
    
    # 以下是私有方法实现示例
    def is_air_too_dry(self) -> bool:
        return self.get_air_moisture() < self.threshold
    def is_soil_too_dry(self) -> bool:
        return self.get_soil_moisture() < self.threshold
    def get_air_moisture(self) -> int:
        # 对应原有传感器读数逻辑
        return 0
    def get_soil_moisture(self) -> int:
        # 对应原有传感器读数逻辑
        return 0

使用逻辑和C++完全对齐，传入线程即可自动执行__call__里的逻辑：

mtx = threading.Lock()
sensor = MoistureSensor(sleep_time=5, mtx=mtx)
# 订阅设备
dev = WaterDevice()
sensor.subscribe(dev)
# 启动线程，自动执行__call__方法
t = threading.Thread(target=sensor)
t.start()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stiwenparker