C++指標探討 (四) 函數對象

函數對象不是函數指標。但是，在程式碼中，它的調用方式與函數指標一樣，後面加個括弧就可以了。
　　這是入門級的隨筆，說的是函數對象的定義，使用，以及與函數指標，成員函數指標的關係。 
沐楓小築
函數對象實質上是一個實現了operator()--括弧操作符--的類。
例如：class Add
{
public:
  int operator()(int a, int b)
  {
    return a + b;
  }
};

Add add; // 定義函數對象
cout << add(3,2); // 5

函數指標版本就是：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，除了定義方式不一樣，使用方式可是一樣的。都是：cout << add(3,2);

既然函數對象與函數指標在使用方式上沒什麼區別，那為什麼要用函數對象呢？很簡單，函數對象可以攜帶附加資料，而指標就不行了。
下面就舉個使用附加資料的例子：class less
{
public:
    less(int num):n(num){}
    bool operator()(int value)
    {
        return value < n;
    }
private:
    int n;
};

使用的時候：    less isLess(10);
    cout << isLess(9) << " " << isLess(12); // 輸出 1 0

這個例子好象太兒戲了，換一個：const int SIZE = 5;
int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20};
// 找到小於數組array中小於10的第一個數的位置
int * pa = std::find_if(array, array + SIZE, less(10)); // pa 指向 9 的位置
// 找到小於數組array中小於40的第一個數的位置
int * pb = std::find_if(array, array + SIZE, less(40));　// pb 指向 30 的位置

這裡可以看出函數對象的方便了吧？可以把附加資料儲存在函數對象中，是函數對象的優勢所在。
它的弱勢也很明顯，它雖然用起來象函數指標，但畢竟不是真正的函數指標。在使用函數指標的場合中，它就無能為力了。例如，你不能將函數對象傳給qsort函數！因為它只接受函數指標。

要想讓一個函數既能接受函數指標，也能接受函數對象，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;
}

這個函數可以統計數組中合格資料個數，如：const int SIZE = 5;
int array[SIZE] = { 50, 30, 9, 7, 20};
cout << count_n(array, SIZE, less(10)); // 2

用函數指標也沒有問題：bool less10(int v)
{
    return v < 10;
}
cout << count_n(array, SIZE, less10); // 2

另外，函數對象還有一個函數指標無法匹敵的用法：可以用來封裝類成員函數指標！
因為函數對象可以攜帶附加資料，而成員函數指標缺少一個類實體(類執行個體)指標來調用，因此，可以把類實體指標給函數對象儲存起來，就可以用於調用對應類實體成員函數了。

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); // 儲存 a::doIt指標以便調用
    call("Kitty"); // 輸出 Hello Kitty!

大功告成了，終於可以方便儲存成員函數指標，以備調用了。

不過，現實是殘酷的。函數對象雖然能夠保有存成員函數指標和調用資訊，以備象函數指標一樣被調用，但是，它的能力有限，一個函數對象定義，最多隻能實現一個指定參數數目的成員函數指標。
標準庫的mem_fun就是這樣的一個函數對象，但是它只能支援0個和1個參數這兩種成員函數指標。如 int A::func()或void A::func(int)、int A::func(double)等等，要想再多一個參數如：int A::func(int, double)，不好意思，不支援。想要的話，只有我們自已寫了。
而且，就算是我們自已寫，能寫多少個？5個？10個？還是100個（這也太恐怖了）？
好在boost庫提供了boost::function類，它預設支援10個參數，最多能支援50個函數參數(多了，一般來說這夠用了。但它的實現就是很恐怖的：用模板部份特化及宏定義，弄了幾十個模板參數，偏特化(編譯期)了幾十個函數對象。

----
C++0x已經被接受的一個提案，就是可變模板參數列表。用了這個技術，就不需要偏特化無數個函數對象了，只要一個函數對象模板就可以解決問題了。期待吧。