第二十一篇：最佳谓词函数 --- 函数对象

前言

       学习C++标准算法时，我们知道带有_if的算法都带有一个谓词函数。此前我们直接使用函数名充当谓词函数，这样做有很大的局限性( 下文会做分析 )。为此本文将介绍C++中一个新的技术：函数对象。用它来充当谓词函数就能解决这个问题。

什么是函数对象？

       函数对象就是重载了函数调用操作符的对象。我们知道，函数调用规则已经非常固定了，那么为何要重载函数调用操作符呢？因为重载后，这个函数调用操作符将不再用作一般意义的函数调用功能。不能调用各种函数的对象那还叫对象吗？从语义上来讲，它不符合对象的设定原则" 对现实事物的虚拟 "，因此我们叫它函数对象以区别于其他对象。那这样的对象有什么用？这个问题稍后讨论，下面来看一个简单的用作求绝对值的函数对象实现：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

/*
 * 1. 函数对象的作用是虚拟函数，因此对它的命名也按照函数命名规范。
 * 2. 重载了函数调用操作符，构造函数也不能用了。当然函数对象只需要()这一个" 函数 "，无需定义其他任何
 *    函数，包括构造函数。
*/
class absInt {
public:
    int operator() (int val) {
        return val < 0? -val : val;
    }
};


int main()
{
    absInt absObj;
    int val1 = -1;
    int val2 = 1;

    /*
     * absObj本质是对象，但它虚拟成了一个返回绝对值的函数。
    */
    cout << absObj(val1) << endl;
    cout << absObj(val2) << endl;

    return 0;
}

       运行结果：

       

       仔细阅读代码便能发现，该程序将对象虚拟化为一个函数来用。

为何要定义函数对象？

       要对象就用对象，函数就用函数，为何费那么大劲把对象整成函数？相信有人会这么问。别急，我们先来回顾一个使用标准算法的例子，这个代码返回容器中长度超过6的单词：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

bool GT6 (const string &s) {
    return s.size() >= 6;
}

int main()
{
    /*
     * 构建测试容器
    */
    vector<string> words;
    words.push_back("China");
    words.push_back("America");
    words.push_back("England");
    words.push_back("Japan");

    // 获取容器中长度大于6的字符串的个数
    vector<string> :: size_type wc = count_if(words.begin(), words.end(), GT6);

    // 打印结果
    cout << wc << endl;

    return 0;
}

       这段代码没有问题，正常地返回了结果：

       

       但是，如果我改变注意了，又想获得长度大于5的字符串，那么我该怎么做？修改函数调用操作符重载函数是可行的办法，但是当函数复杂起来的时候，这会是一个很麻烦的工作。好在改用函数对象充当谓词函数后就能解决这个问题了。

使用函数对象的改进版本

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

class GT_cls {
public:
    GT_cls (string::size_type val=0) : bound(val) {};
    bool operator() (const string &s) {
        return s.size() >= bound;
    }
        
private:
    string::size_type bound;
};

int main()
{
    /*
     * 构建测试容器
    */
    vector<string> words;
    words.push_back("China");
    words.push_back("America");
    words.push_back("England");
    words.push_back("Japan");

    /*
     * 获取容器中长度大于6的字符串的个数
     * 如要取长度大于5的，只要将下面语句中的6改成5即可，不用修改重载函数。
    */
    vector<string> :: size_type wc = count_if(words.begin(), words.end(), GT_cls(5));

    // 打印结果
    cout << wc << endl;

    return 0;
}

       运行结果：

       

       如果要找长度大于8的单词个数？同理，将函数对象参数改成8即可。

说明

       请细细体会上面的代码，分析其执行过程。