C++函数对象与函数指针不同之处

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2010-02-06 09:31 佚名 博客园  我要评论( 0) 字号: T |  T
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C++函数对象和函数指针之间有何不同之处?它的应用方式是否更加灵活,功能是否更加强大?在这里我们将会为大家详细介绍。

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在C++编程语言中,有很多功能都与C语言相通,比如指针的应用等等。在这里我们介绍的则是一种类似于函数指针的C++函数对象的相关介绍。C++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。这是入门级的随笔,说的是函数对象的定义,使用,以及与函数指针,成员函数指针的关系。

C++函数对象实质上是一个实现了operator()--括号操作符--的类。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; // 定义函数对象  
  10. cout << add(3,2); // 5 

函数指针版本就是:


         
         
         
         
  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,除了定义方式不一样,使用方式可是一样的。都是:


         
         
         
         
  1. cout << add(3,2); 

既然C++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:


         
         
         
         
  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. }; 

使用的时候:


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

这个例子好象太儿戏了,换一个:


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

这里可以看出C++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:


         
         
         
         
  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;  

这个函数可以统计数组中符合条件的数据个数,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. 用函数指针也没有问题:  
  5. bool less10(int v)  
  6. {  
  7. return v < 10;  
  8. }  
  9. cout << count_n(array, SIZE, less10); // 2 

另外,C++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。


         
         
         
         
  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指针以便调用  
  22. 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。

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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。

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C++函数对象了,只要一个函数对象模板就可以解决问题了。

【责任编辑: 曹凯 TEL:(010)68476606】

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