定義函數對象

2019-11-17 05:15:19

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　　盡管函數指針被廣泛用于實現函數回調，但C++還提供了一個重要的實現回調函數的方法，那就是函數對象。函數對象（也稱“算符”）是重載了“()”操作符的普通類對象。因此從語法上講，函數對象與普通的函數行為類似。

用函數對象代替函數指針有幾個優點，首先，因為對象可以在內部修改而不用改動外部接口，因此設計更靈活，更富有彈性。函數對象也具備有存儲先前調用結果的數據成員。在使用普通函數時需要將先前調用的結果存儲在全程或者本地靜態變量中，但是全程或者本地靜態變量有某些我們不愿意看到的缺陷。
其次，在函數對象中編譯器能實現內聯調用，從而更進一步增強了性能。這在函數指針中幾乎是不可能實現的。

下面舉例說明如何定義和使用函數對象。首先，聲明一個普通的類并重載“()”操作符：

class Negate
{
public:
int Operator() (int n) { return -n;}
};

重載操作語句中，記住第一個圓括弧總是空的,因為它代表重載的操作符名；第二個圓括弧是參數列表。一般在重載操作符時，參數數量是固定的，而重載“()”操作符時有所不同，它可以有任意多個參數。

因為在Negate中內建的操作是一元的（只有一個操作數），重載的“()”操作符也只有一個參數。返回類型與參數類型相同-本例中為int。函數返回與參數符號相反的整數。

使用函數對象

我們現在定義一個叫Callback()的函數來測試函數對象。Callback()有兩個參數：一個為int一個是對類Negate的引用。Callback()將函數對象neg作為一個普通的函數名：

#include <iostream>
using std::cout;

void Callback(int n, Negate & neg)
{
int val = neg(n); //調用重載的操作符“()”
cout << val;
}

不要的代碼中，注重neg是對象，而不是函數。編譯器將語句

int val = neg(n);

轉化為

int val = neg.operator()(n);

通常，函數對象不定義構造函數和析構函數。因此，在創建和銷毀過程中就不會發生任何問題。前面曾提到過，編譯器能內聯重載的操作符代碼，所以就避免了與函數調用相關的運行時問題。

為了完成上面個例子，我們用主函數main()實現Callback()的參數傳遞：

int main()
{
Callback(5, Negate() ); //輸出 -5
}

本例傳遞整數5和一個臨時Negate對象到Callback()，然后程序輸出-5。

模板函數對象

從上面的例子中可以看出，其數據類型被限制在int，而通用性是函數對象的優勢之一，如何創建具有通用性的函數對象呢？方法是使用模板，也就是將重載的操作符“（）”定義為類成員模板，以便函數對象適用于任何數據類型：如double，_int64或char：

class GenericNegate
{
public:
template <class T> T operator() (T t) const {return -t;}
};

int main()
{
GenericNegate negate;
cout<< negate(5.3333); // double
cout<< negate(10000000000i64); // __int64
}

假如用普通的回調函數實現上述的靈活性是相當困難的。

標準庫中函數對象

C++標準庫定義了幾個有用的函數對象，它們可以被放到STL算法中。例如，sort()算法以
判定對象（PRedicate object）作為其第三個參數。判定對象是一個返回Boolean型結果的
模板化的函數對象?？梢韵騭ort()傳遞greater<>或者less<>來強行實現排序的升序或降序：

#include <functional> // for greater<> and less<>
#include <algorithm> //for sort()
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
vector <int> vi;
//..填充向量
sort(vi.begin(), vi.end(), greater<int>() );//降序( descending )
sort(vi.begin(), vi.end(), less<int>() ); //升序 ( ascending )
}

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