盡管函數(shù)指針被廣泛用于實現(xiàn)函數(shù)回調(diào),但C++還提供了一個重要的實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)的方法,那就是函數(shù)對象。函數(shù)對象(也稱“算符”)是重載了“()”操作符的普通類對象。因此從語法上講,函數(shù)對象與普通的函數(shù)行為類似。
用函數(shù)對象代替函數(shù)指針有幾個優(yōu)點,首先,因為對象可以在內(nèi)部修改而不用改動外部接口,因此設(shè)計更靈活,更富有彈性。函數(shù)對象也具備有存儲先前調(diào)用結(jié)果的
數(shù)據(jù)成員。在使用普通函數(shù)時需要將先前調(diào)用的結(jié)果存儲在全程或者本地靜態(tài)變量中,但是全程或者本地靜態(tài)變量有某些我們不愿意看到的缺陷。
其次,在函數(shù)對象中編譯器能實現(xiàn)內(nèi)聯(lián)調(diào)用,從而更進(jìn)一步增強了性能。這在函數(shù)指針中幾乎是不可能實現(xiàn)的。
下面舉例說明如何定義和使用函數(shù)對象。首先,聲明一個普通的類并重載“()”操作符:
class Negate
{
public:
int operator() (int n) { return -n;}
};
重載操作語句中,記住第一個圓括弧總是空的,因為它代表重載的操作符名;第二個圓括弧是參數(shù)列表。一般在重載操作符時,參數(shù)數(shù)量是固定的,而重載“()”
操作符時有所不同,它可以有任意多個參數(shù)。
因為在Negate中內(nèi)建的操作是一元的(只有一個操作數(shù)),重載的“()”操作符也只有一個參數(shù)。返回類型與參數(shù)類型相同-本例中為int。函數(shù)返回與參數(shù)符號相反的整數(shù)。
使用函數(shù)對象
我們現(xiàn)在定義一個叫Callback()的函數(shù)來測試函數(shù)對象。Callback()有兩個參數(shù):一個為int一個是對類Negate的引用。
Callback()將函數(shù)對象neg作為一個普通的函數(shù)名:
#include <iostream>
using std::cout;
void Callback(int n, Negate & neg)
{
int val = neg(n); //調(diào)用重載的操作符“()”
cout << val;
}
不要的代碼中,注意neg是對象,而不是函數(shù)。編譯器將語句
int val = neg(n);
轉(zhuǎn)化為
int val = neg.operator()(n);
通常,函數(shù)對象不定義構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。因此,在創(chuàng)建和銷毀過程中就不會發(fā)生任何問題。前面曾提到過,編譯器能內(nèi)聯(lián)重載的操作符代碼,所以就避免了與函數(shù)調(diào)用相關(guān)的運行時問題。
為了完成上面?zhèn)€例子,我們用主函數(shù)main()實現(xiàn)Callback()的參數(shù)傳遞:
int main()
{
Callback(5, Negate() ); //輸出 -5
}
本例傳遞整數(shù)5和一個臨時Negate對象到Callback(),然后程序輸出-5。
模板函數(shù)對象
從上面的例子中可以看出,其數(shù)據(jù)類型被限制在int,而通用性是函數(shù)對象的優(yōu)勢之一,如何創(chuàng)建具有通用性的函數(shù)對象呢?方法是使用模板,也就是將重載的
操作符“()”定義為類成員模板,以便函數(shù)對象適用于任何數(shù)據(jù)類型:如double,_int64或char:
class GenericNegate
{
public:
template <class T> T operator() (T t) const {return -t;}
};
int main()
{
GenericNegate negate;
cout<< negate(5.3333); // double
cout<< negate(10000000000i64); // __int64
}
如果用普通的回調(diào)函數(shù)實現(xiàn)上述的靈活性是相當(dāng)困難的。
標(biāo)準(zhǔn)庫中函數(shù)對象
C++標(biāo)準(zhǔn)庫定義了幾個有用的函數(shù)對象,它們可以被放到STL算法中。例如,sort()算法以
判斷對象(predicate object)作為其第三個參數(shù)。判斷對象是一個返回Boolean型結(jié)果的
模板化的函數(shù)對象。可以向sort()傳遞greater<>或者less<>來強行實現(xiàn)排序的升序或降序:
#include <functional> // for greater<> and less<>
#include <algorithm> //for sort()
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector <int> vi;
//..填充向量
sort(vi.begin(), vi.end(), greater<int>() );//降序( descending )
sort(vi.begin(), vi.end(), less<int>() ); //升序 ( ascending )
}