现代C++学习笔记（7）：函数对象
Image （题图来自网络并做适当修改）
1
早在现代C++出现之前，即在2011年发布C++11标准之前，人们就早已不满经典的C++语言种种局限，而做了多种不同的尝试，比如发明了Java语言和C#语言。
Java语言从一开始，就是模仿C/C++的语法进行的设计，继承了面向对象的核心理念，同时舍弃了诸如指针等难以驾驭的“危险源”，试图构造一门全新的“胜过C++”的语言。
而C#语言则是作为.NET体系的第一个实现及其官方支持语言，诞生于微软帝国。要是探究相关历史，有两本经典老书很值得一提：《COM本质论》和《.NET本质论》。前者说“COM是一个更好的C++”，后者说“.NET是一个更好的COM”。
COM作为Windows的功能组件架构，在.NET普及之前曾经大行其道，它尝试对“过于简陋”的C++对象进行改良，在诸如接口定义、生存期管理、跨语言使用、跨进程甚至跨计算机调用等方面，做出了一系列改进。而.NET则更进一步，从运行时框架角度对上述特性做了重新设计和实现，甚至发明了C#这样一门新语言来支持它，使得它使用起来像C++，功能却远胜于C++。
然而，纵使如此，C++语言却从未被这些语言取代，各语言伴着自己的特性和生态圈，独立地发展着。有趣的是，随着二十多年过去，Java和C#，这两种语言，从设计理念，到实现细节，都彼此越来越像。而比较重要的，它们都是“纯”面向对象语言，在由它们编写的程序中，“一切皆对象”。
而C++语言却并非如此。C++是个多面手，是一个“多语言联邦”，面向对象只是它的其中一面。本次笔记，将介绍一种由语法技巧的使用，人工“创造”出来的对象：函数对象。
2
直接看一个例子：
#include
class MakeDouble { public: int operator()(int x) { return 2 * x; } };
int main() { MakeDouble f; std::cout « f(42) « std::endl; // 84 } 可以看到，通过重载运算符 operator ()，就能把对象实例模拟成一个函数。在上述例子中，变量“f”可以像函数一样被使用，带上小括号和参数，并返回计算结果。
3
由于这种函数对象是用 class 定义的，也就意味着我们可以在其内部加入成员变量，记录一些不同的参数。例如：
#include
class Magnifier { public: explicit Magnifier(int factor): factor_(factor) { } int operator()(int x) { return x * factor_; } private: int factor_; };
int main() { Magnifier make_double(2); Magnifier make_triple(3); std::cout « make_double(42) « std::endl; // 84 std::cout « make_triple(42) « std::endl; // 126 return 0; } 同一个类定义，通过设置不同的初始化参数，形成功能各异的“函数对象”。
4
上次笔记中提到的 std::mem_fn，将成员函数包装成为一个对象，以避免直接使用危险的函数指针。其实现正是基于上述技巧原理。
由此，我们可以尝试自己实现个简版的 mem_fn：
#include
class A { public: void foo(int x) { std::cout « “A::foo(” « x « “)” « std::endl; } };
class my_mem_fn { public: explicit my_mem_fn(void (A::*func)(int)): func_(func) { } void operator()(A& obj, int x) { (obj.*func_)(x); } private: void (A::*func_)(int); };
int main() { A a; a.foo(1); // A::foo(1) auto f1 = std::mem_fn(&A::foo); f1(a, 2); // A::foo(2) auto f2 = my_mem_fn(&A:foo); f2(a, 3); // A::foo(3) return 0; } 上述例子中，我们硬编码了函数类型，固定为一个int参数和无返回值。实际编程中，并不可能预见到函数的类型，于是就到模板上场了。读者可以自行继续尝试，这里暂不展开。
不过可以提示：在C++中，曾经引入过诸如 bind1st() 等，来帮助把一个函数封装成为对象，而在现代C++中，新标准及语法的引入（如可变参数模板），使得对各式各样无法预见的函数类型，能够进行有效的支持。
注：本文首发表于“不靠谱颜论”公众号，并同步至本站。