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C++函數對象與函數指針不同之處

編輯:C++入門知識

在C++編程語言中,有很多功能都與C語言相通,比如指針的應用等等。在這裡我們介紹的則是一種類似於函數指針的C++函數對象的相關介紹。C++函數對象不是函數指針。但是,在程序代碼中,它的調用方式與函數指針一樣,後面加個括號就可以了。這是入門級的隨筆,說的是函數對象的定義,使用,以及與函數指針,成員函數指針的關系。

C++函數對象實質上是一個實現了operator()--括號操作符--的類。例如:

  1. class Add  
  2. {  
  3. public:  
  4. int operator()(int a, int b)  
  5. {  
  6. return a + b;  
  7. }  
  8. };  
  9. Add add; // 定義函數對象  
  10. cout << add(3,2); // 5 

函數指針版本就是:

  1. int AddFunc(int a, int b)  
  2. {  
  3. return a + b;  
  4. }  
  5. typedef int (*Add) (int a, int b);  
  6. Add add = &AddFunc;  
  7. cout << add(3,2); // 5 

呵呵,除了定義方式不一樣,使用方式可是一樣的。都是:

  1. cout << add(3,2); 

既然C++函數對象與函數指針在使用方式上沒什麼區別,那為什麼要用函數對象呢?很簡單,函數對象可以攜帶附加數據,而指針就不行了。下面就舉個使用附加數據的例子:

  1. class less  
  2. {  
  3. public:  
  4. less(int num):n(num){}  
  5. bool operator()(int value)  
  6. {  
  7. return value < n;  
  8. }  
  9. private:  
  10. int n;  
  11. }; 

使用的時候:

  1. less isLess(10);  
  2. cout << isLess(9) << " " << isLess(12); // 輸出 1 0 

這個例子好象太兒戲了,換一個:

  1. const int SIZE = 5;  
  2. int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20};  
  3. // 找到小於數組array中小於10的第一個數的位置  
  4. int * pa = std::find_if(array, array + SIZE, less(10)); 
    // pa 指向 9 的位置  
  5. // 找到小於數組array中小於40的第一個數的位置  
  6. int * pb = std::find_if(array, array + SIZE, less(40)); 
    // pb 指向 30 的位置 

這裡可以看出C++函數對象的方便了吧?可以把附加數據保存在函數對象中,是函數對象的優勢所在。
它的弱勢也很明顯,它雖然用起來象函數指針,但畢竟不是真正的函數指針。在使用函數指針的場合中,它就無能為力了。例如,你不能將函數對象傳給qsort函數!因為它只接受函數指針。

要想讓一個函數既能接受函數指針,也能接受函數對象,最方便的方法就是用模板。如:

  1. template<typename FUNC> 
  2. int count_n(int* array, int size, FUNC func)  
  3. {  
  4. int count = 0;  
  5. for(int i = 0; i < size; ++i)  
  6. if(func(array[i]))  
  7. count ++;  
  8. return count;  

這個函數可以統計數組中符合條件的數據個數,如:

  1. const int SIZE = 5;  
  2. int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20};  
  3. cout << count_n(array, SIZE, less(10)); // 2  
  4. 用函數指針也沒有問題:  
  5. bool less10(int v)  
  6. {  
  7. return v < 10;  
  8. }  
  9. cout << count_n(array, SIZE, less10); // 2 

另外,C++函數對象還有一個函數指針無法匹敵的用法:可以用來封裝類成員函數指針!因為函數對象可以攜帶附加數據,而成員函數指針缺少一個類實體(類實例)指針來調用,因此,可以把類實體指針給函數對象保存起來,就可以用於調用對應類實體成員函數了。

  1. template<typename O> 
  2. class memfun  
  3. {  
  4. public:  
  5. memfun(void(O::*f)(const char*), O* o): pFunc(f), pObj(o){}  
  6. void operator()(const char* name)  
  7. {  
  8. (pObj->*pFunc)(name);  
  9. }  
  10. private:  
  11. void(O::*pFunc)(const char*);  
  12. O* pObj;  
  13. };  
  14. class A  
  15. {  
  16. public:  
  17. void doIt(const char* name)  
  18. { cout << "Hello " << name << "!";}  
  19. };  
  20. A a;  
  21. memfun<A> call(&A::doIt, &a); // 保存 a::doIt指針以便調用  
  22. call("Kitty"); // 輸出 Hello Kitty! 

大功告成了,終於可以方便保存成員函數指針,以備調用了。

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不過,現實是殘酷的。函數對象雖然能夠保有存成員函數指針和調用信息,以備象函數指針一樣被調用,但是,它的能力有限,一個函數對象定義,最多只能實現一個指定參數數目的成員函數指針。

標准庫的mem_fun就是這樣的一個函數對象,但是它只能支持0個和1個參數這兩種成員函數指針。如 int A::func()或void A::func(int)、int A::func(double)等等,要想再多一個參數如:int A::func(int, double),不好意思,不支持。想要的話,只有我們自已寫了。

而且,就算是我們自已寫,能寫多少個?5個?10個?還是100個這也太恐怖了)?

好在boost庫提供了boost::function類,它默認支持10個參數,最多能支持50個函數參數(多了,一般來說這夠用了。但它的實現就是很恐怖的:用模板部份特化及宏定義,弄了幾十個模板參數,偏特化(編譯期)了幾十個函數對象。

C++0x已經被接受的一個提案,就是可變模板參數列表。用了這個技術,就不需要偏特化無數個C++函數對象了,只要一個函數對象模板就可以解決問題了。

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