C++指针探讨 (四) 函数对象

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。 
沐枫小筑
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

呵呵，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。