C++之仿函数和虚函数

news2024/12/23 14:16:13

仿函数（Functor）和虚函数（Virtual Function）是 C++ 中两个不同的概念，它们在功能和使用场景上有显著的区别。

1. 仿函数（Functor）

定义：

仿函数（也称为函数对象）是指可以像函数一样调用的对象。它通过重载类中的 operator() 实现函数调用的行为。

主要特点：

仿函数是通过重载 operator() 实现的，使得对象可以像普通函数一样被调用。
仿函数对象可以存储状态（通过类的成员变量），因此可以比普通函数更加灵活。
在模板编程中，仿函数经常用于策略模式（如 C++ 标准库中的排序和搜索函数）。

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个仿函数类
class MyFunctor {
public:
    // 重载 operator()，使对象可以像函数一样调用
    int operator()(int x) const {
        return x * x;
    }
};

int main() {
    MyFunctor functor;  // 创建仿函数对象
    int result = functor(5);  // 使用仿函数对象像调用函数一样调用
    cout << "Result: " << result << endl;  // 输出 25
    return 0;
}

解释：

MyFunctor 是一个类，它重载了 operator()，使得类的实例 functor 可以像普通函数一样调用。
functor(5) 相当于调用了 functor.operator()(5)，因此输出 25。

使用场景：

仿函数通常用于算法库（如 STL）中，它们可以携带状态，并且可以通过类的成员变量自定义函数的行为。
例如，在 STL 的 sort 函数中，你可以传递仿函数作为自定义的比较器。

2. 虚函数（Virtual Function）

定义：

虚函数是指在基类中声明并且可以在派生类中被重写的成员函数。虚函数的主要目的是支持多态，即通过基类指针或引用调用派生类的实现。

主要特点：

虚函数允许派生类重写基类的函数，从而实现多态行为。
当通过基类指针或引用调用虚函数时，会根据实际指向的对象类型决定调用哪个版本的函数（动态绑定）。
虚函数在基类中使用 virtual 关键字声明。

#include <iostream>
using namespace std;

// 基类
class Base {
public:
    virtual void show() {
        cout << "Base class show" << endl;
    }
};

// 派生类
class Derived : public Base {
public:
    void show() override {
        cout << "Derived class show" << endl;
    }
};

int main() {
    Base* basePtr;
    Derived derivedObj;
    basePtr = &derivedObj;
    
    // 通过基类指针调用虚函数，实际调用的是派生类的实现
    basePtr->show();  // 输出 "Derived class show"
    return 0;
}

解释：

Base 类有一个虚函数 show()，它在派生类 Derived 中被重写。
通过基类指针 basePtr 指向派生类对象 derivedObj，调用 basePtr->show() 时，由于 show() 是虚函数，程序会动态决定调用 Derived 类的 show() 函数，而不是 Base 类的版本。这就是多态的实现。