函數對象

函數對象（function object）是一個程序設計的對象允許被當作普通函數來調用。 
函數對象與函數指針相比，有兩個優點：第一是編譯器可以內聯執行函數對象的調用；第二是函數對象內部可以保持狀態。 
函數式程序設計語言還支持閉包，例如，first-class函數支持在其創建時用到的函數外定義的變量的值保持下來，成為一個函數閉包。 

**C++函數對象的實例**
傳統的C/C++函數指針：
#include 
/* Callback function, returns  0 if a > b, 0 if a == b */
int compareInts(const void* a, const void* b)
{
return *(const int *)a - *(const int *)b;
}
...
// prototype of qsort is
// void qsort(void *base, size_t nel, size_t width, int (*compar)(const void *, const void *));
...
int main(void)
{
int items = { 4, 3, 1, 2 };
qsort(items, sizeof(items) / sizeof(items0), sizeof(items0), compareInts);
return 0;
}
C++中，函數對象是定義了函數調用運算符的類對象，稱作class type functor。
// comparator predicate: returns true if a 
void sort(RandomIt first, RandomIt last, Compare comp);
...
int main()
{
std::vector items { 4, 3, 1, 2 };
std::sort(items.begin(), items.end(), IntComparator());
return 0;
}
除了類類型函數對象，還有其他類型的函數對象，如使用成員函數指針或模板。C++11允許使用具有閉包功能的匿名函數。

**C++ STL中的函數對象**
C++的STL中的眾多algorithm，非常依賴於函數對象處理容器的元素。因此，STL預定義了許多函數對象、謂詞（predicate）、以及用於複合（composite）函數對象的binder、member function adapter、 pointer to function adapters、 negaters、 function objects base structure。由於STL中的algorithm使用函數對象作為參數時，一般都是傳值調用，所以函數對象應該仔細設計其複製構造函數。

**預定義的函數對象**
C++98在頭文件functional中定義了下述函數對象:
plus() 	結果為(param1 + param2)
minus() 	結果為(param1 - param2)
multiplies() 	結果為(param1 * param2)
divides() 	結果為(param1 / param2)
modulus() 	結果為(param1 % param2)

**謂詞（predicate）**
返回布爾值（或者可以隱式轉換為布爾值）的函數對象。用於STL中的algorithm時，謂詞應該是無狀態的（ stateless）函數對象，即謂詞的結果不依賴於內部的數據成員。這是因為STL中的algorithm不保證內部實現時對傳入的謂詞要複製多少次。
C++98在頭文件functional中定義了下述謂詞:
*equal_to() 	結果為(param1 == param2)
*not_equal_to() 	結果為(param1 != param2)
*less() 	結果為 (param1 () 	結果為(param1 > param2)
*less_equal() 	結果為 (param1 () 	結果為 (param1 >= param2)
*logical_not() 	結果為 (!param1)
*logical_and() 	結果為 (param1 && param2)
*logical_or() 	結果為 (param1 
param2)

**Function Adapter**
用於組合（combine）、變換（transform）、操作（manipulate）函數對象、特定參數值、或者特定函數。進一步細分為：

**Binder**
C++98在頭文件functional中定義了兩個函數bind1st與bind2nd，返回值為binder1st、binder2nd類型。用於把二元函數對象分別綁定第一個、第二個參數後成為單元函數對象。

**Negater**
negate把一個作為謂詞的函數對象取反。C++98在頭文件functional中定義了兩個函數not1與not2，返回值為unary_negate、binary_negate類型。

**Member function adapter**
Member function adapter用於把類的成員函數用作STL中的algorithm的參數。C++98在頭文件functional中定義了:
*函數mem_fun，返回值為mem_fun_t類型，用於通過一個類對象指針來調用成員函數指針。
*函數mem_fun_ref，返回值為mem_fun_ref_t類型，用於通過一個類對象引用來調用成員函數指針。

**Pointer to function adapter**
函數指針適配器（Pointer to function adapter）是把函數指針包裝為一個函數對象，以便STL中的algorithm用函數對象作為統一的參數類型，不用再考慮以函數指針作為傳入參數的情形。C++98在頭文件functional中定義了:
*函數ptr_fun，返回值為pointer_to_unary_function類型，包裝了一個單參數的函數指針。
*重載函數ptr_fun，返回值為pointer_to_binary_function類型，包裝了一個雙參數的函數指針。

**Function Object Base**
函數對象基類（Function Object Base）定義在頭文件functional中，用作STL的預定義的與函數對象有關的各個類的基類，其中定義了幾個類型，分別表示函數調用的各個參數類型、結果類型。
*unary_function類，定義了2個類型：argument_type、result_type；
*binary_function類，定義了3個類型：first_argument_type、second_argument_type、result_type；

**Python**
Python程序設計中，函數是作為頭等對象（first-class object），可以如同普通的字符串、數值、list等對象那樣操作。這使得大部分編寫函數對象都是不必須的。
任何對象定義了__call__()方法，就具有了可以當作函數調用的語法。例如下面的做累加的類
class Accumulator(object):
def __init__(self, n):
self.n = n
def __call__(self, x):
self.n += x
return self.n
一個使用例子：
>>> a = Accumulator(4)
>>> a(5)
9
>>> a(2)
11
>>> b = Accumulator(42)
>>> b(7)
49
因為函數就是對象，可當作局部變量定義、確定其屬性（內部狀態）、作為別的函數的返回值。例如:
def Accumulator(n):
def inc(x):
inc.n += x
return inc.n
inc.n = n
return inc
Python 3中，可以用函數閉包來創建函數對象：
def Accumulator(n):
def inc(x):
nonlocal n
n += x
return n
return inc

**註釋**

**參考文獻**

**進一步閱讀**
 David Vandevoorde & Nicolai M Josuttis (2006). C++ Templates: The Complete Guide, ISBN 0-201-73484-2: Specifically, chapter 22 is devoted to function objects.

**外部鏈接**
  Function Objects (STL) by Gabriel&Andreas Fleseriu&Masur on February 22nd, 2006 date=20200925204413 -  Description from the Portland Pattern Repositorydate=20041014064058 -  C++ Advanced Design Issues - Asynchronous C++ date=20200922012516  by Kevlin Henney-  The Function Pointer Tutorials date=20201109060659  by Lars Haendel (2000/2001)- Article " Generalized Function Pointers" by Herb Sutter-  Generic Algorithms for Java date=20181215043554 -  PHP Functors - Function Objects in PHP-  What the heck is a functionoid, and why would I use one? (C++ FAQ)