函数对象函数对象(function object)[note 1]是一个程序设计的对象允许被当作普通函数来调用。 函数对象与函数指针相比,有两个优点:第一是编译器可以内联执行函数对象的调用;第二是函数对象内部可以保持状态。 函数式程序设计语言还支持闭包,例如,first-class函数支持在其创建时用到的函数外定义的变量的值保持下来,成为一个函数闭包。 C++函数对象的实例传统的C/C++函数指针: #include <stdlib.h>
/* Callback function, returns < 0 if a < b, > 0 if a > b, 0 if a == b */
int compareInts(const void* a, const void* b)
{
return *(const int *)a - *(const int *)b;
}
...
// prototype of qsort is
// void qsort(void *base, size_t nel, size_t width, int (*compar)(const void *, const void *));
...
int main(void)
{
int items[] = { 4, 3, 1, 2 };
qsort(items, sizeof(items) / sizeof(items[0]), sizeof(items[0]), compareInts);
return 0;
}
C++中,函数对象是定义了函数调用运算符的类对象,称作class type functor。 // comparator predicate: returns true if a < b, false otherwise
struct IntComparator
{
bool operator()(const int &a, const int &b) const
{
return a < b;
}
};
...
// An overload of std::sort is:
template <class RandomIt, class Compare>
void sort(RandomIt first, RandomIt last, Compare comp);
...
int main()
{
std::vector<int> items { 4, 3, 1, 2 };
std::sort(items.begin(), items.end(), IntComparator());
return 0;
}
除了类类型函数对象,还有其他类型的函数对象,如使用成员函数指针或模板。C++11允许使用具有闭包功能的匿名函数。 C++ STL中的函数对象C++的STL中的众多algorithm,非常依赖于函数对象处理容器的元素。因此,STL预定义了许多函数对象、谓词(predicate)、以及用于复合(composite)函数对象的binder、member function adapter、 pointer to function adapters、 negaters、 function objects base structure。由于STL中的algorithm使用函数对象作为参数时,一般都是传值调用,所以函数对象应该仔细设计其复制构造函数。 预定义的函数对象C++98在头文件functional中定义了下述函数对象: plus<type>() 结果为(param1 + param2) minus<type>() 结果为(param1 - param2) multiplies<type>() 结果为(param1 * param2) divides<type>() 结果为(param1 / param2) modulus<type>() 结果为(param1 % param2) 谓词(predicate)返回布尔值(或者可以隐式转换为布尔值)的函数对象。用于STL中的algorithm时,谓词应该是无状态的( stateless)函数对象,即谓词的结果不依赖于内部的数据成员。这是因为STL中的algorithm不保证内部实现时对传入的谓词要复制多少次。 C++98在头文件functional中定义了下述谓词:
Function Adapter用于组合(combine)、变换(transform)、操作(manipulate)函数对象、特定参数值、或者特定函数。进一步细分为: BinderC++98在头文件functional中定义了两个函数bind1st与bind2nd,返回值为binder1st、binder2nd类型。用于把二元函数对象分别绑定第一个、第二个参数后成为单元函数对象。 Negaternegate把一个作为谓词的函数对象取反。C++98在头文件functional中定义了两个函数not1与not2,返回值为unary_negate、binary_negate类型。 Member function adapterMember function adapter用于把类的成员函数用作STL中的algorithm的参数。C++98在头文件functional中定义了:
Pointer to function adapter函数指针适配器(Pointer to function adapter)是把函数指针包装为一个函数对象,以便STL中的algorithm用函数对象作为统一的参数类型,不用再考虑以函数指针作为传入参数的情形。C++98在头文件functional中定义了:
Function Object Base函数对象基类(Function Object Base)定义在头文件functional中,用作STL的预定义的与函数对象有关的各个类的基类,其中定义了几个类型,分别表示函数调用的各个参数类型、结果类型。
PythonPython程序设计中,函数是作为头等对象(first-class object),可以如同普通的字符串、数值、list等对象那样操作。这使得大部分编写函数对象都是不必须的。 任何对象定义了 class Accumulator(object):
def __init__(self, n):
self.n = n
def __call__(self, x):
self.n += x
return self.n
一个使用例子: >>> a = Accumulator(4)
>>> a(5)
9
>>> a(2)
11
>>> b = Accumulator(42)
>>> b(7)
49
因为函数就是对象,可当作局部变量定义、确定其属性(内部状态)、作为别的函数的返回值。[3]例如: def Accumulator(n):
def inc(x):
inc.n += x
return inc.n
inc.n = n
return inc
Python 3中,可以用函数闭包来创建函数对象: def Accumulator(n):
def inc(x):
nonlocal n
n += x
return n
return inc
注释参考文献
进一步阅读
外部链接
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