C++指针探讨 函数对象

转自http://www.cnblogs.com/ly4cn/archive/2007/07/21/826885.html

 函数对象不是函数指针。但是，在程序代码中，它的调用方式与函数指针一样，后面加个括号就可以了。

函数对象实质上是一个实现了operator()--括号操作符--的类。
例如：

class Add 
{ 
public: 
  int operator()(int a, int b) 
  { 
    return a + b; 
  } 
}; 

Add add; // 定义函数对象 
cout << add(3,2); // 5 

函数指针版本就是：

int AddFunc(int a, int b) 
{ 
  return a + b; 
} 
typedef int (*Add) (int a, int b); 

 

Add add = &AddFunc; 
cout << add(3,2); // 5 

除了定义方式不一样，使用方式可是一样的。都是：

cout << add(3,2);

既然函数对象与函数指针在使用方式上没什么区别，那为什么要用函数对象呢？很简单，函数对象可以携带附加数据，而指针就不行了。
下面就举个使用附加数据的例子： 

class less 
{ 
public: 
    less(int num):n(num){} 
    bool operator()(int value) 
    { 
        return value < n; 
    } 
private: 
    int n; 
}; 

使用的时候：

less isLess(10); 
 cout << isLess(9) << " " << isLess(12); // 输出 1 0 

这个例子好象太儿戏了，换一个：

const int SIZE = 5; 
int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20}; 
// 找到小于数组array中小于10的第一个数的位置 
int * pa = std::find_if(array, array + SIZE, less(10)); // pa 指向 9 的位置 
// 找到小于数组array中小于40的第一个数的位置 
int * pb = std::find_if(array, array + SIZE, less(40));　// pb 指向 30 的位置 

这里可以看出函数对象的方便了吧？可以把附加数据保存在函数对象中，是函数对象的优势所在。
它的弱势也很明显，它虽然用起来象函数指针，但毕竟不是真正的函数指针。在使用函数指针的场合中，它就无能为力了。例如，你不能将函数对象传给qsort函数！因为它只接受函数指针。

要想让一个函数既能接受函数指针，也能接受函数对象，最方便的方法就是用模板。如：

template<typename FUNC> 
int count_n(int* array, int size, FUNC func) 
{ 
    int count = 0; 
    for(int i = 0; i < size; ++i) 
        if(func(array[i])) 
            count ++; 
    return count; 
} 

这个函数可以统计数组中符合条件的数据个数，如：

const int SIZE = 5; 
int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20}; 
cout << count_n(array, SIZE, less(10)); // 2 

用函数指针也没有问题：

bool less10(int v) 
{ 
    return v < 10; 
} 
cout << count_n(array, SIZE, less10); // 2 

另外，函数对象还有一个函数指针无法匹敌的用法：可以用来封装类成员函数指针！
因为函数对象可以携带附加数据，而成员函数指针缺少一个类实体(类实例)指针来调用，因此，可以把类实体指针给函数对象保存起来，就可以用于调用对应类实体成员函数了。

template<typename O> 
class memfun 
{ 
public: 
    memfun(void(O::*f)(const char*), O* o): pFunc(f), pObj(o){} 
    void operator()(const char* name) 
    { 
        (pObj->*pFunc)(name); 
    } 
private: 
    void(O::*pFunc)(const char*); 
    O* pObj; 
}; 
 
class A 
{ 
public: 
    void doIt(const char* name) 
    { cout << "Hello " << name << "!";} 
}; 

 

A a; 
 memfun<A> call(&A::doIt, &a); // 保存 a::doIt指针以便调用 
 call("Kitty"); // 输出 Hello Kitty! 

大功告成了，终于可以方便保存成员函数指针，以备调用了。

不过，现实是残酷的。函数对象虽然能够保有存成员函数指针和调用信息，以备象函数指针一样被调用，但是，它的能力有限，一个函数对象定义，最多只能实现一个指定参数数目的成员函数指针。
标准库的mem_fun就是这样的一个函数对象，但是它只能支持0个和1个参数这两种成员函数指针。如 int A::func()或void A::func(int)、int A::func(double)等等，要想再多一个参数如：int A::func(int, double)，不好意思，不支持。想要的话，只有我们自已写了。
而且，就算是我们自已写，能写多少个？5个？10个？还是100个（这也太恐怖了）？
好在boost库提供了boost::function类，它默认支持10个参数，最多能支持50个函数参数(多了，一般来说这够用了。但它的实现就是很恐怖的：用模板部份特化及宏定义，弄了几十个模板参数，偏特化(编译期)了几十个函数对象。

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C++0x已经被接受的一个提案，就是可变模板参数列表。用了这个技术，就不需要偏特化无数个函数对象了，只要一个函数对象模板就可以解决问题了。期待吧。