C++(16): STL：函数对象（仿函数）

1. 简述

        函数对象是“重载函数调用操作符”的类，由于其使用时类似于调用一个函数，所以也称作“仿函数”。

        通俗来讲，就是我们构建一个类，在类的内部重载了“（）”操作符，然后在使用的时候我们可以像调用函数一样来调用类的对象。

        不同于普通的函数，函数对象可以拥有自己的状态。

2. 用途

函数对象用作算法参数

        典型的，我们调用std::sort进行排序的时候，如果我们使用的是int、float等普通的数据类型，那么我们可以使用默认的排序方法。但是对于一些自定义结构化数据，我们就需要自行创建一个排序的方法。

#include <algorithm>  
 
#include <vector>  
 
#include <string>  
 
#include <iostream>  
 
 
/** 自定义结构体. */
 
struct Person {  
 
    std::string name;  
 
    int age;  
 
    Person(std::string n, int a) : name(std::move(n)), age(a) {}  
 
};  
 
 
 
/** 函数对象（仿函数） */  
 
struct AgeComparator {  
 
    bool operator()(const Person& a, const Person& b) const {  
 
        return a.age < b.age;  
 
    }  
 
};  
 
 
 
int main(int argc, char* argv[])
 
{
 
    std::vector<Person> people = {  
 
        Person("Alice", 30),  
 
        Person("Bob", 20),  
 
        Person("Charlie", 25)  
 
    };  
 
 
 
    /** 使用AgeComparator函数对象进行排序. */
 
    std::sort(people.begin(), people.end(), AgeComparator());  
 
 
 
    for (const auto& person : people) {  
 
        std::cout << person.name << ": " << person.age << std::endl;  
 
    }  
 
 
 
    return 0;  
 
}

        除了上述使用方式以外，还可以在查找函数std::find_if，std::count_if

等函数中作为功能块进行使用。

3. 函数对象的构造

        要创建一个函数对象，我们首先需要定义一个类，并重载它的operator()。这个操作符可以重载为接受不同数量的参数，从而实现不同的行为。下面是一个简单的函数对象示例：

class Adder {
 
public:    
 
    int operator()(int a, int b)
 
    {
 
        return a + b;
 
    }
 
};

在这个例子中，Adder类定义了一个接受两个整数参数并返回它们的和的函数对象。我们可以通过创建Adder类的实例并调用它，就像调用一个普通函数一样：

Adder adder;

int result = adder(3, 4); ///< result 等于 7

4. 函数对象状态

前面讲到，函数对象可以拥有自己的状态信息。

通俗讲，函数对象本身是一个类，所有自然是可以拥有一些数据成员。这些数据成员就可以作为状态载体来使用。话不多说，直接上例程。

class Counter {
 
public:
 
    int count() { return ++total; }
 
private:
 
    static int total;
 
};
 
 
int Counter::total = 0;
 
/** 使用函数对象. */
 
Counter counter;
 
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
 
    std::cout << counter() << std::endl; ///< 输出 1, 2, 3, 4, 5
 
}