C++ 函数对象学习笔记

函数对象本质上是一个类对象,它重载了函数调用运算符 operator()。调用运算符的函数体实现函数的功能。

例如,我们定义类 LessThan

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class LessThan {
public:
bool operator() (const string &s1, const string &s2) {
return s1.size() < s2.size();
}
};

LessThan 包含调用运算符的重载,调用运算符的函数体实现了函数的功能:小于操作。
调用运算符的定义第一次看起来有点令人迷惑,因为出现了两个小括号。第一个小括号:

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operator()

告诉编译器我们在重载调用运算符。第二个小括号:

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(const string &s1, const string &s2)

指定传递给调用运算符重载函数的形式参数。

函数对象的定义与普通类对象一样:

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LessThan lt;
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string s1("lee");
string s2("leehao");
bool isLess = lt(s1, s2);

其中,语句 bool isLess = lt(s1, s2); 等价于 bool isLess = lt.operator()(s1, s2);

输出:

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函数对象一般作为实参传递给泛型算法使用。

我们再定义一个函数对象,它包含一个被重载的调用运算符,判断是否小于或等于指定的数值,这个指定的数值通过构造函数初始化:

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class LessEqualValue {
public:
LessEqualValue(int val) : _val(val) {}
bool operator() (int val) {
return val <= _val;
}
private:
int _val;
};

标准库函数 count_if 可以统计 vector 中符合条件的元素的个数,例如:

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std::count_if(vecInt.begin(), vecInt.end(), LessEqualValue(10));

在调用 count_if 时,我们向其第三个参数传递了一个临时函数对象 LessEqualValue(10),以统计 vecInt 向量中小于等于 10 的元素的个数。

完整的测试源代码:

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#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
class LessEqualValue {
public:
LessEqualValue(int val) : _val(val) {}
bool operator() (int val) {
return val <= _val;
}
private:
int _val;
};
int main() {
vector<int> vecInt {10, 9, 13, 24, 4, 7, 15, 19, 3, 8, 2};
int n = std::count_if(vecInt.begin(), vecInt.end(), LessEqualValue(10));
cout << n << endl;
return 0;
}

输出:

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使用函数对象与使用函数指针相比较,有两个方面的优点:

  1. 如果被重载的调用运算符是 inline 函数,则编译器能够执行内联编译,提供可能的性能优化
  2. 函数对象可以拥有任意数目的额外数据,可用来缓存操作中产生的结果

参考资料

《C++ Primer》第三版,中文版,Stanley B.Lippman 著,潘爱民等译