C++：了解函数对象

news2024/9/9 4:51:56

什么是函数对象

函数对象，也被称为仿函数（Functor），是重载了函数调用操作符()的类对象。这意味着，当创建了这个类的对象后，可以像调用普通函数一样通过()操作符来调用它，尽管它实际上是一个类的实例。

函数对象的特点

类类型：函数对象本质上是一个类，而不是一个函数。这是它与传统函数指针的主要区别之一。
重载的()操作符：函数对象通过重载()操作符来模拟函数调用的行为。这使得函数对象在语法上与普通函数非常相似。
参数和返回值：函数对象可以有参数和返回值，这些参数和返回值在重载的()操作符中定义。
状态：函数对象可以拥有自己的状态（即类的成员变量），这是普通函数所不具备的。这使得函数对象能够保存状态信息，并在多次调用之间保持一致性。
作为参数传递：函数对象可以作为参数传递给其他函数或算法，这使得它们非常适用于泛型编程和STL算法中。

函数对象的优点

封装性：函数对象将数据和操作封装在一起，提高了代码的模块化和重用性。
灵活性：由于函数对象是一个类，因此可以方便地添加额外的成员函数和状态，这使得它们比传统函数指针更加灵活。
多态性：通过使用继承和多态机制，可以创建出具有共同接口但实现不同的函数对象，这增加了代码的可扩展性。

实例

一个简单的函数对象示例，演示了如何定义和使用函数对象：

#include <iostream>  
using namespace std;  
  
// 定义函数对象类  
class MyAdd {  
public:  
    int operator()(int a, int b) {  
        return a + b;  
    }  
};  
  
// 使用函数对象  
int main() {  
    MyAdd adder;  
    cout << adder(5, 3) << endl; // 输出：8  
    return 0;  
}

MyAdd类重载了()操作符，使其能够像函数一样被调用。在main函数中，我们创建了MyAdd类的一个对象adder，并通过adder(5, 3)调用了它，这实际上是在调用重载的()操作符。

预定义的函数对象

C++ 标准库中提供了一些预定义的函数对象，它们位于头文件中。例如：

std::plus：用于加法操作。
std::minus：用于减法操作。
std::multiplies：用于乘法操作。
std::divides：用于除法操作。
std::greater：用于大于比较。
std::less：用于小于比较。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用 std::plus 函数对象进行加法运算
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), std::bind(std::plus<int>(), std::placeholders::_1, 10));

    std::cout << "Transformed vector: ";
    for (const auto& elem : vec) {
        std::cout << elem << " "; // 输出 11, 12, 13, 14, 15
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}