函数指针与函数对象在 C++ 模板编程中的作用？

资讯主编 C

2024-08-16 0 600

函数指针用于操作函数地址，提高灵活性。函数对象是可调用的类或结构，比函数指针更灵活，可包含状态和行为。它们在 c++++ 模板编程中用于提高灵活性、效率和代码重用性。

函数指针和函数对象在 C++ 模板编程中的作用

函数指针

在 C++ 中，函数指针本质上是对函数地址的引用。使用函数指针，我们可以将函数作为一个变量来操纵。这在设计灵活且可重复使用的代码时非常有用。

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案例：比较函数

考虑一个包含整数的容器，我们需要按升序对它们进行排序。我们可以使用标准库函数 std::sort，并传入一个比较函数：

#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
  std::vector<int> numbers{1, 3, 2};
  std::sort(numbers.begin(), numbers.end(),
            [](int a, int b) { return a < b; });
  for (auto num : numbers) {
    std::cout << num << " ";
  }
  return 0;
}

上面的代码中，我们将匿名 lambda 表达式传递给 std::sort 作为比较函数。该 lambda 表达式实现了一个按升序比较两个整数的函数。

函数对象

函数对象是类或结构，它实现运算符 ()，从而使其能够像函数一样调用。函数对象比函数指针更灵活，因为它们可以包含状态和行为。

案例：可调用类

考虑我们要统计文本文件中单词的总数。我们可以创建一个可调用类来完成这项任务：

class WordCounter {
 public:
  int operator()(const std::string& line) {
    std::stringstream ss(line);
    std::string word;
    int count = 0;
    while (ss >> word) {
      count++;
    }
    return count;
  }
};
int main() {
  std::ifstream file("file.txt");
  WordCounter counter;
  int total_words = 0;
  std::string line;
  while (getline(file, line)) {
    total_words += counter(line);
  }
  std::cout << "Total words: " << total_words << std::endl;
  return 0;
}

上面的代码中，WordCounter 类实现了 operator()，因此它可以像函数一样被调用。我们在 main 函数中使用该类来统计文件中所有行的单词总数。

函数指针和函数对象的优势

提高灵活性：函数指针和函数对象允许我们在运行时动态指定函数。
提高效率：函数指针可以避免函数调用的开销，而函数对象可以同时利用函数指针的效率和面向对象的优势。
代码重用性：函数指针和函数对象可以容易地共享和重用于不同的场景中。

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