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c++中的函数对象(Functor)是什么_c++仿函数定义与应用实例

尼克

尼克

发布时间:2025-10-25 23:34:02

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来源于php中文网

原创

函数对象(Functor)是重载了operator()的类实例,可像函数一样调用并保存状态,常用于STL算法中传递可调用对象。1. 通过定义operator()实现调用行为,如Add仿函数执行加法;2. 成员变量支持状态维护,如Counter记录调用次数;3. 在STL中作为谓词或操作传入,如ScaleAndShift用于std::transform对数据缩放偏移;4. 相比lambda表达式,仿函数在复杂逻辑和复用场景下更具可读性与可维护性。

c++中的函数对象(functor)是什么_c++仿函数定义与应用实例

函数对象(Functor)在C++中指的是重载了函数调用运算符 operator() 的类或结构体的实例。它看起来像一个函数,但本质上是一个对象,因此被称为“仿函数”。Functor 能够保存状态,比普通函数更灵活,在STL算法中广泛使用。

仿函数的基本定义

要创建一个仿函数,只需定义一个类,并在其中重载 operator()。例如:

struct Add {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a + b;
    }
};

使用时就像调用函数一样:

Add add;
int result = add(3, 5); // 返回 8

这个 Add 对象就是一个函数对象,可以传给其他需要可调用对象的地方。

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带状态的仿函数

相比普通函数,仿函数的优势在于它可以拥有成员变量,从而保持状态。比如统计函数被调用了多少次:

struct Counter {
    int count;
Counter() : count(0) {}

void operator()(int value) {
    ++count;
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "调用 #" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn count 
              zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn ", 值: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn value zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn std::endl;
}

};

使用示例:

Counter counter;
counter(10); // 输出:调用 #1, 值: 10
counter(20); // 输出:调用 #2, 值: 20
std::cout << "总共调用: " << counter.count << " 次\n";

每次调用都记录了次数,这是普通函数难以实现的。

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在STL算法中的应用

STL中的很多算法接受可调用对象作为参数,比如 std::transformstd::for_eachstd::sort 等。Functor 可以作为谓词或操作函数传入。

示例:使用仿函数对容器元素乘以某个系数并偏移:

#include 
#include 
#include 

struct ScaleAndShift { double scale; double shift;

ScaleAndShift(double s, double t) : scale(s), shift(t) {}

double operator()(double x) const {
    return scale * x + shift;
}

};

int main() { std::vector data = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0}; std::vector result(data.size());

std::transform(data.begin(), data.end(), result.begin(),
               ScaleAndShift(2.0, 1.0));

for (double val : result) {
    std::cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn val zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn " ";  // 输出: 3 5 7 9
}
return 0;

}

这里 ScaleAndShift 是一个带参数的仿函数,可以在运行时配置行为。

与lambda表达式的比较

C++11引入了lambda表达式,也可以作为可调用对象使用,很多时候可以替代仿函数:

auto multiply = [](int a, int b) { return a * b; };
int res = multiply(4, 5); // 返回 20

但对于复杂逻辑或需要复用的场景,定义明确的仿函数类仍更具可读性和可维护性。

基本上就这些。Functor 是C++中实现泛型编程的重要工具,理解它有助于更好地使用STL和设计灵活的接口。

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