C++ 函数对象学习笔记

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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();
    }
};

类 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