C++语法|可调用对象和函数对象

在本文中,我想先详细讲解C++中的可调用对象和函数对象的定义,最后讲解二者的联系和区别

可调用对象

C++中,可调用对象(Callable Object)是一个可以被调用执行的对象,类似于函数。任何类型的对象,主要的可调用对象有以下几类:

1. 函数指针:指向函数的指针可以被调用。

2. 普通函数:直接定义的函数可以直接调用。

3. Lambda 表达式(本质是编译器为我们构造函数对象):C++11引入的Lambda允许创建匿名函数,它们是可调用的,其实在C++中,当我们创建一个lambda表达式,本质上是创建了一个未命名的类,而且这类是函数对象。

4. 函数对象(Functor):也叫仿函数,是一个行为类似函数的对象。这通常是通过在类中重载operator()来实现的,使得该类的实例可以像函数那样被调用。

5. 成员函数指针:指向类成员函数的指针,需要与一个对象实例一起使用。

**6. std::function:**是一个泛型函数包装器,可以存储、复制和调用任何类型的可调用对象,包括函数指针、Lambda表达式、函数对象等。

7. 绑定表达式:std::bind 创建的绑定表达式可以存储一个可调用对象及其参数,并在之后被调用。

函数指针

#include <iostream>
using namespace std;
void hello() {cout << "Hello, world!" << endl;
}int main() {void (*funcPtr)() = hello; // 函数指针funcPtr(); // 通过函数指针调用函数return 0;
}

Lambda表达式

具体关于Lambda表达式的内容可见:【C++语法】一起探讨 lambda 表达式!

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;int main() {vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};int multiplier = 3;for_each(v.begin(), v.end(), [multiplier](int n) { cout << n * multiplier << endl; });return 0;
}

函数对象

通常是通过在类中重载operator()来实现的,使得该类的实例可以像函数那样被调用

#include <iostream>
using namespace std;class Multiply {
public:Multiply(int y) : multiplier(y) {}int operator()(int x) const {return x * multiplier;}
private:int multiplier;
};int main() {Multiply multiplyBy2(2);cout << "2 multiplied by 2 is " << multiplyBy2(2) << endl;return 0;
}

成员函数指针

指向类成员函数的指针,需要与一个对象实例一起使用。

#include <iostream>
using namespace std;class Greeter {
public:void greet() {cout << "Hello from Greeter!" << endl;}
};int main() {Greeter greeter;void (Greeter::*funcPtr)() = &Greeter::greet; // 成员函数指针(greeter.*funcPtr)(); // 调用成员函数return 0;
}

std::function

更多关于function类型的详情可见:

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;void printSum(int a, int b) {cout << "Sum: " << a + b << endl;
}int main() {function<void(int, int)> func = printSum; // function 可以存储普通函数func(5, 3); // 使用 function 调用函数return 0;
}

函数对象

在C++中,函数对象(通常被称为functor)是指任何可以通过函数调用运算符()被调用的对象。具体而言,这意味着在类中实现了重载的operator()成员函数的任何对象都可以被视为函数对象。这使得对象在语法上表现得像一个普通函数

函数对象的主要优点是它们比普通函数更灵活,因为它们可以拥有状态。通过在类内部保持状态,函数对象可以在多次调用之间保持信息。此外,它们还可以利用面向对象的特性,如封装和继承。

函数对象在C++标准库中广泛使用,尤其是在算法库中,如std::sort或std::for_each等算法可以接受自定义的函数对象作为参数,以定义特定的行为。此外,函数对象也常用于实现回调和绑定事件

典型例子

#include <iostream>class Adder {
public:// 构造函数,可选地初始化加数Adder(int initValue = 0) : value(initValue) {}// 重载函数调用运算符int operator()(int x) {return x + value;}private:int value;
};int main() {Adder addFive(5);  // 创建一个Adder对象,初始值为5std::cout << "Result: " << addFive(3) << std::endl;  // 输出8,因为 3 + 5 = 8return 0;
}

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