C++学习笔记(八):函数重载、函数指针和函数对象

函数重载

函数重载是指在同一作用域内,可以有一组具有相同函数名,不同参数列表的函数,这组函数被称为重载函数。重载函数通常用来命名一组功能相似的函数,这样做减少了函数名的数量,避免了名字空间的污染,对于程序的可读性有很大的好处。

  1. 试想如果没有函数重载机制,如在C中,你必须要这样去做:为这个print函数取不同的名字,如print_int、print_string。这里还只是两个的情况,如果是很多个的话,就需要为实现同一个功能的函数取很多个名字,如加入打印long型、char*、各种类型的数组等等。这样做很不友好!
  2. 类的构造函数跟类名相同,也就是说:构造函数都同名。如果没有函数重载机制,要想实例化不同的对象,那是相当的麻烦!
  3. 操作符重载,本质上就是函数重载,它大大丰富了已有操作符的含义,方便使用,如+可用于连接字符串等!

两个重载函数必须在下列一个或两个方面有所区别:

  1. 函数有不同参数。
  2. 函数有不同参数类型。

返回值不作为判断两个函数区别的标志。

C++运算符重载的相关规定如下:

  1. 不能改变运算符的优先级;
  2. 不能改变运算符的结合型;
  3. 默认参数不能和重载的运算符一起使用;
  4. 不能改变运算符的操作数的个数;
  5. 不能创建新的运算符,只有已有运算符可以被重载;
  6. 运算符作用于C++内部提供的数据类型时,原来含义保持不变。

总结示例:

(1)普通函数(非类成员函数)形参完全相同,返回值不同,如:

 void print();
int print(); //不算重载,直接报错

(2)普通函数形参为非引用类型,非指针类型,形参一个带const,一个不带const

 void print(int x);
void print(const int x); //不算重载,直接报错重定义

(3)普通函数形参为引用类型或指针类型,一个形参带const,一个不带const

 void print(int *x);
void print(const int *x); //算重载,执行正确,实参为const int *时候调用这个,为int* 的时候调用上面一个 void print(int &x);
void print(const int &x); //算重载,执行正确,实参为const int &时候调用这个,为int& 的时候调用上面一个

(4)类的成员函数,形参完全相同,一个函数为const成员函数,一个函数为普通成员函数

 void print();
void print() const; //算重载。const对象或const引用const指针调用时调用这个函数,普通对象或普通引用调用时调用上面一个。

函数指针

函数指针(或称为回调函数)是一个很有用也很重要的概念。当发生某种事件时,其它函数将会调用指定的函数指针指向的函数来处理特定的事件。

注意:定义的一个函数指针是一个变量。

定义一个函数指针:

两种格式:

  1. 返回类型 (*函数指针名称)(参数类型,参数类型,参数类型,…);
  2. 返回类型 (类名称::*函数成员名称)(参数类型,参数类型,参数类型,….)

示例:

 int (*pFunction)(float,char,char)=NULL;//C语言的函数指针
int (MyClass::*pMemberFunction)(float,char,char)=NULL;//C++的函数指针,非静态函数成员
int (MyClass::*pConstMemberFunction)(float,char,char) const=NULL;//C++的函数指针,静态函数成员

C函数指针赋值和调用:

赋值:

 int func1(float f,int a,int b){return f*a/b;}
int func2(float f,int a,int b){return f*a*b;}
//然后我们给函数指针pFunction赋值
pFunction=func1;
pFunction=&func2;

上面这段代码说明了两个问题:

  1. 一个函数指针可以多次赋值。
  2. 取地址符号是可选的,却是推荐使用的。

调用:

 pFunction(10.0,’a’,’b’);
(*pFunction)(10.0,’a’,’b’);

C++类里的函数指针赋值和调用:

定义类:

 MyClass
{
public:
int func1(float f,char a,char b)
{
return f*a*b;
}
int func2(float f,char a,char b) const
{
return f*a/b;
}
}

赋值:

 MyClass mc;
pMemberFunction= &mc.func1;//必须要加取地址符号
pConstMemberFunction = &mc.func2;

调用:

 (mc.*pMemberFunction)(10.0,’a’,’b’);
(mc.*pConstMemberFunction)(10.0,’a’,’b’);

函数指针作为参数:

 #include<stdio.h> 

 float add(float a,float b){return a+b;} 

 float minus(float a,float b){return a-b;} 

 float multiply(float a,float b){return a*b;} 

 float divide(float a,float b){return a/b;} 

 int pass_func_pointer(float (*pFunction)(float a,float b))
{
float result=pFunction(10.0,12.0);
printf("result=%f\n",result);
} int main()
{
pass_func_pointer(add);
pass_func_pointer(minus);
pass_func_pointer(multiply);
pass_func_pointer(divide);
return ;
}

使用函数指针作为返回值:

对于以下形式:

 float (* func(char op) ) (float ,float)

其具体含义就是,声明了这样一个函数:

  1. 其名称为func,其参数的个数为1个;
  2. 其各个参数的类型为:op—char;
  3. 其返回变量(函数指针)类型为:float(*)(float,float)

示例:

 #include<stdio.h> 

 #include<stdlib.h> 

 #include<string.h> 

 float add(float a,float b){return a+b;} 

 float minus(float a,float b){return a-b;} 

 float multiply(float a,float b){return a*b;} 

 float divide(float a,float b){return a/b;} 

 float(* FunctionMap(char op) )(float,float) 

 { 

       switch(op) 

       { 

              case '+': 

                     return add; 

                     break; 

              case '-': 

                     return minus; 

                     break; 

              case '*': 

                     return multiply; 

                     break; 

              case '\\': 

                     return divide; 

                     break; 

              default: 

                     exit(); 

       } 

 } 

 int main() 

 { 

       float a=,b=; 

       char ops[]={'+','-','*','\\'}; 

       int len=strlen(ops); 

       int i=; 

       float (*returned_function_pointer)(float,float); 

       for(i=;i<len;i++) 

       { 

              returned_function_pointer=FunctionMap(ops[i]); 

              printf("the result caculated by the operator %c is %f\n",ops[i],returned_function_pointer(a,b)); 

       } 

       return ; 

 } 

使用函数指针数组:

定义一个指向函数指针类型为:float (*)(float,float)的函数指针数组,数组长度为10.正确的形式为:

 float(* pFunctionArray[])(float,float)

示例:

 #include<stdio.h> 

 float add(float a,float b){return a+b;} 

 float minus(float a,float b){return a-b;} 

 float multiply(float a,float b){return a*b;} 

 float divide(float a,float b){return a/b;} 

 int main() 

 {
float(*func_pointers[])(float,float)={add,minus,multiply,divide};
int i=;
float a=10.0,b=5.0; for(i=;i<;i++)
{
printf("result is %f\n",func_pointers[i](a,b));
}
return ;
}

使用typedef进行简化:

typedef一般使用形式如下:

 typedef int bool;

这在C语言中很常用,由于C语言中没有bool类型,这样定义之后可以从形式上引入一个bool类型,提高代码可读性。

然而在使用typedef定义函数指针类型的时候,和普通的使用typedef引入新类型的方式不一样。

在我们要将float (*)(float,float)类型声明为一种新类型,应该是:

 typedef float(*fpType)(float,float);

这样我们就可以用fpType来表示float (*)(float,float)这种类型了,使用如下:

 fpType pFunction;

 //在定义函数指针数组的时候可以这样定义:
fpType pFunctions[]; //在定义函数指针类型参数时可以这样定义:
void func(fpType pFunction); //在定义函数指针类型的返回值时可以这样定义:
fpType func(int a);

函数对象

函数对象实质上是一个实现了operator()括号操作符的类。

 class Add
{
public:
int operator()(int a, int b)
{
return a + b;
}
};
Add add; // 定义函数对象
cout << add(,); // 5

函数指针版本是:

 int AddFunc(int a, int b)
{
return a + b;
}
typedef int (*Add) (int a, int b);
Add add = &AddFunc;
cout << add(,); // 5

既然C++函数对象与函数指针在使用方式上没什么区别,那为什么要用函数对象呢?很简单,函数对象可以携带附加数据,而指针不行。

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