第35课 函数对象分析（函数操作符（）重载）

1. 为什么需要函数对象

（1）案例

　　①编写一个函数，使函数可以获得斐波那契数列每项的值。

　　②每调用一次返回一个值

　　③函数可根据需要重复使用

　　　　　　

【编程实验】第一个解决方案 

/*斐波那契数列：0、1、1、2、3、5、8、13、21、
递归的方法定义：F0=0,F1=1,Fn=F(n-1)+F(n-2)*/

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int fib()
{
    static int a0 = 0;   // 静态局部变量---记录函数状态
    static int a1 = 1;   //静态局部变量

    int ret = a1;        //第一次调用返回1，用a1初始化

    a1 = a0 + a1;        //a1更新下一次的值
    a0 = ret;

    return ret;          //a0是上一次a1的值
}

int main()
{
    //注意每次调用fib()，形式完全相同，但函数返回的结果不同！

    //这叫有状态函数，因为函数内部会通过static变量

    //记录上次的状态

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << fib() << endl;   //1,1,2,3,5,8,13,21,34,55
    }                            

    cout << endl;


    //函数不能回到初始状态，会从新的状态开始，继续计算。----   //无法从第一项重新开始
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << fib() << endl;  //89,144,233,377,610，从上次结果开始
    }

    //fib()带状态函数：输入参数一样，但是每次返回值不同，要求函数返回的时候不会摧毁---静态局部变量实现
    //局部变量在函数返回的时候不会被摧毁  但是c++ 避免使用局部变量   所以要使用类的静态局部变量


    return 0;
}

（2）存在的问题

　　①函数一旦开始调用就无法重来（因为这种函数是有状态的函数）

　　②静态局部变量处理函数内部，外界无法改变

　　③函数为全局函数，是唯一的，无法多次独立使用

　　④无法指定某个具体的数列项作为初始值

（3）解决方案：函数对象

　　①使用具体的类对象取代函数

　　②该类的对象具备函数调用的行为

　　③构造函数指定具体的数列项的起始位置

　　④多个对象相互独立的求解数列项

2. 函数对象

（1）函数调用操作符()----编译器内置的操作符，与数组访问操作符一致，重载以后一个类对象可以当作函数使用

　　①只能通过类的成员函数重载

　　②可以定义不同参数的多个重载函数

#include<iostream>
#include<string>

//函数对象取代函数，该类的对象具备函数调用的行为   构造函数支持指定具体数列项的起始位置
//函数调用操作符() 只能通过类的成员函数重载，一个类的对象可以当做函数来使用

using namespace std;

class Fib
{
    int a0;        //构造函数进行初始化
    int a1;

public:

//  Fib() :a0(0), a1(1) {}

    Fib()
    {
        a0 = 0;
        a1 = 1;
    }

    Fib(int n)   //指定某个项作为初始值
    {
        a0 = 0;
        a1 = 1;

        for (int i = 2; i < n; i++)
        {
            int t = a1;

            a1 = a0 + a1;  //推算从n项开始，a0 a1的值
            a0 = t;
        }
    }

    int  operator() ()     //操作符重载----（重载操作符本质上是个函数），这种方式就像函数名调用函数一样直观！
    {
        int ret = a1;
        a1 = a0 + a1;
        a0 = ret;
        return ret;
    }
};


int main()
{
    Fib fib;   //定义对象------取代函数

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << fib() << endl;      //操作符重载----类的对象当作函数使用
    }

    cout << endl;

    for (int i = 0; i <5; i++)
    {
        cout << fib() << endl;  //1,1,2,3,5,8,13,21,34,55
    }

    Fib fib1;   

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << fib1() << endl;  //89,144,233,377,610，从上次结果开始
    }

    cout << endl;

    Fib fib1(10);

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << fib1() << endl; //55,89,144,233,377
    }

    cout << endl;

    return 0;
}

3. 小结

（1）函数调用操作符()是可以重载的

（2）函数调用操作符()只能通过类的成员函数重载

（3）函数调用操作符()可以定义不同参数的多个重载函数

（4）函数对象用于在工程中取代函数指针---------避免使用原生指针