c++仿函數(shù)和函數(shù)適配器的使用詳解
所謂的仿函數(shù)(functor)，是通過(guò)重載()運(yùn)算符模擬函數(shù)形為的類(lèi)?！ ?/p>
因此，這里需要明確兩點(diǎn)：
1 仿函數(shù)不是函數(shù)，它是個(gè)類(lèi)；
2 仿函數(shù)重載了()運(yùn)算符，使得它的對(duì)你可以像函數(shù)那樣子調(diào)用(代碼的形式好像是在調(diào)用函數(shù))。
for_each
這里的for循環(huán)語(yǔ)句有點(diǎn)冗余，想到了std::for_each ，為了使用for_each，我們需要定義一個(gè)函數(shù)，如下：
void print( State* pstate )
{
pstate->print();
}
于是就可以簡(jiǎn)化為下面代碼：
std::for_each( vect.begin(), vect.end(), &print );
STL大致分為六大模塊：容器（container），算法（algorithm），迭代器（iterator），仿函數(shù)（functor），配接器（adapter），配置器（allocator）。其中仿函數(shù)是體積最小，觀念最簡(jiǎn)單，但是在stl算法的搭配中起到了非常重要的作用，這是與簡(jiǎn)單的lambda或者指針函數(shù)所不同的。
在stl中提供了大量有用的仿函數(shù)，比如plus，minus，multiplies，divides，modulus，equal_to，not_equal_to，greater…很多很多，根據(jù)傳入的參數(shù)的個(gè)數(shù)我們可以分為只需要接受一個(gè)參數(shù)的仿函數(shù)（unary_function）和需要接收兩個(gè)參數(shù)的仿函數(shù)（binary_function）。
仿函數(shù)實(shí)現(xiàn)示例
//仿函數(shù)1,比較大小template<typename T> struct comp
{
bool operator()(T in1, T in2) const
{
return (in1>in2);
}
};comp<int> m_comp_objext;
cout << m_comp_objext(6, 3) << endl; //使用對(duì)象調(diào)用
cout << comp<int>()(1, 2) << endl; //使用仿函數(shù)實(shí)現(xiàn)
在上面的代碼中，第一種調(diào)用方式是使用comp的定義的一個(gè)對(duì)象，然后通過(guò)這個(gè)對(duì)象來(lái)調(diào)用操作符()，來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)組的比較的；對(duì)于第二個(gè)調(diào)用comp()(1, 2)是產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)（無(wú)名的）對(duì)象。
2.2 仿函數(shù)詳細(xì)說(shuō)明
在下面的使用場(chǎng)景（統(tǒng)計(jì)一個(gè)容器中的符合規(guī)定的元素），將說(shuō)明之前提到的函數(shù)指針為什么不能在STL中替換掉仿函數(shù)
bool my_count(int num)
{
return (num < 5);
}int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
std::vector<int> v_a(a, a+10);
cout << "count: " << std::count_if(v_a.begin(), v_a.end(), my_count);
在上面我們傳遞進(jìn)去了一個(gè)函數(shù)指針作為count_if的比較條件。但是現(xiàn)在根據(jù)新的需求，不再統(tǒng)計(jì)容器中小于5的變量個(gè)數(shù)，改為了8或者3。那么最直接的方法就是加一個(gè)參數(shù)threshold就可以了，就像下面這樣
bool my_count(int num， int threshold)
{
return (num < threshold));
}
但是這樣的寫(xiě)法STL中是不能使用的，而且當(dāng)容器中的元素類(lèi)型發(fā)生變化的時(shí)候就不能使用了，更要命的是不能使用模板函數(shù)。
那么，既然多傳遞傳遞參數(shù)不能使用，那就把需要傳遞進(jìn)來(lái)的那個(gè)參數(shù)設(shè)置為全局的變量，那樣確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前情況下對(duì)閾值條件的修改，但是修改起來(lái)存在隱患（要是沒(méi)有初始化就調(diào)用怎么辦）。因而解決這樣問(wèn)題的方式就是
方式就很好的兼容了STL。
template<typename T> struct my_count1
{
my_count1(T a)
{
threshold = a;
}
T threshold;
bool operator()(T num)
{
return (num < threshold);
}
};int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
std::vector<int> v_a(a, a+10);cout << "count: " << std::count_if(v_a.begin(), v_a.end(), my_count1<int>(8));
1.仿函數(shù)當(dāng)做排序準(zhǔn)則
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
#include <algorithm>
using namespace std;class Person
{
public:
Person(string a, string b) :
strFirstname(a), strLastname(b)
{}
public:
string firstname() const
{
return strFirstname;
}
string lastname() const
{
return strLastname;
}
private:
const string strFirstname;
const string strLastname;
};//仿函數(shù)實(shí)現(xiàn)自定義排序
class PersonSortCriterion
{
public:
//仿函數(shù)
//排序規(guī)則為：按照l(shuí)astname升序排列，lastname相同時(shí)按firstname升序排列
bool operator()(const Person &p1, const Person &p2)
{
return (p1.lastname() > p2.lastname() ||
((p2.lastname() <= p1.lastname()) &&
p1.firstname() > p2.firstname()));
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
//類(lèi)型重定義，并指定排序規(guī)則
typedef set<Person, PersonSortCriterion> PersonSet;
PersonSet col1;
//創(chuàng)建元素，并添加到容器
Person p1("Jay", "Chou");
Person p2("Robin", "Chou");
Person p3("Robin", "Lee");
Person p4("Bob", "Smith");
//向容器中插入元素
col1.insert(p1);
col1.insert(p2);
col1.insert(p3);
col1.insert(p4);
PersonSet::iterator pos;
//輸出PersonSet中的所有元素
for (pos = col1.begin(); pos != col1.end(); ++pos)
{
cout << pos->firstname() << " " << pos->lastname() << endl;
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
有多種狀態(tài)的仿函數(shù)
#include <iostream>
#include <list>
#include<algorithm>
using namespace std;class IntSequence
{
private:
int value; //記錄內(nèi)部狀態(tài)的成員變量
public:
IntSequence(int initialValue) : value(initialValue)
{
}
//仿函數(shù)
int operator()()
{
return value++;
}
};int main()
{
list<int> col1;
//產(chǎn)生長(zhǎng)度為9的序列，依次插值到col1容器的尾部
generate_n(back_inserter(col1),
9,
IntSequence(1));
//1 2 3 4 5 6 7 8 9
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
//替換col1容器中第2個(gè)到倒數(shù)第2個(gè)，從42開(kāi)始
generate(++col1.begin(),
--col1.end(),
IntSequence(42));
//1 42 43 44 45 46 47 48 9
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
仿函數(shù)都是傳值，而不是傳址的。因此算法并不會(huì)改變隨參數(shù)而來(lái)的仿函數(shù)的狀態(tài)。
比如：
IntSequence seq(1); //從1開(kāi)始的序列 //從1開(kāi)始向容器col1中插入9個(gè)元素 generate_n(back_inserter(col1), 9, seq); //仍然從1開(kāi)始向容器col1中插入9個(gè)元素 generate_n(back_inserter(col1), 9, seq);
generate函數(shù)
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <array>
#include <vector>
#include <functional>
using namespace std;
int main(){
array<int,8> t1; //產(chǎn)生序列個(gè)100內(nèi)的隨機(jī)數(shù)
generate(t1.begin(),t1.end(),[](){return rand()%100;}); //產(chǎn)生5個(gè)1000內(nèi)的隨機(jī)數(shù)
generate_n(t1.begin(),5,[](){return rand()%1000;});
for_each(t1.begin(),t1.end(),[](int i){cout<<i<<endl;});
return 0;
}
當(dāng)然，也有方法來(lái)解決上述使仿函數(shù)內(nèi)部狀態(tài)改變的問(wèn)題。
方法有兩種：
1、以引用的方式傳遞仿函數(shù);
2、運(yùn)用for_each()算法的返回值。
因?yàn)閒or_each()算法它返回其仿函數(shù)。也就是說(shuō)，我們可以通過(guò)返回值可以取得仿函數(shù)的狀態(tài)。
以引用的方式傳遞仿函數(shù)
#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>using namespace std;class IntSequence
{
private:
int value;
public:
IntSequence(int initValue) : value(initValue)
{} int operator()()
{
return value++;
}
};int main()
{
list<int> col1;
IntSequence seq(1);
//采用引用類(lèi)型
generate_n<back_insert_iterator<list<int> >,
int, IntSequence&>(back_inserter(col1),
4,
seq);
//1 2 3 4;
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
//相當(dāng)于重新構(gòu)建一個(gè)對(duì)象從42開(kāi)始插入4個(gè)元素
generate_n(back_inserter(col1),
4,
IntSequence(42));
//1 2 3 4; 42 43 44 45
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
//前面使用的是引用類(lèi)型，所以seq的內(nèi)部狀態(tài)已經(jīng)被改變了
//插值從上次完成后的5開(kāi)始
//注意：這次調(diào)用仍然使用的是傳值類(lèi)型
generate_n(back_inserter(col1),
4,
seq);
//1 2 3 4; 42 43 44 45; 5 6 7 8
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
//上一次調(diào)用使用的是傳值類(lèi)型，所以這次還是從5開(kāi)始插值
generate_n(back_inserter(col1),
4,
seq);
//1 2 3 4; 42 43 44 45; 5 6 7 8; 5 6 7 8
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
運(yùn)用for_each()算法的返回值
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;class MeanValue
{
private:
long num;
long sum;
public:
MeanValue() : num(0), sum(0)
{}
void operator() (int elem)
{
num++;
sum += elem;
} double value()
{
return static_cast<double>(sum) / static_cast<double>(num);
}
};
class Meansum
{
private:
//long num;
long sum;
public:
Meansum() : sum(0)
{}
void operator() (int elem)
{ sum += elem;
} double value()
{
return sum;
}
};
int main()
{
vector<int> col1;
for (int i = 1; i <= 8; ++i)
{
col1.push_back(i);
}
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
MeanValue mv = for_each(col1.begin(), col1.end(), MeanValue());
Meansum sum = for_each(col1.begin(), col1.end(), Meansum());
cout << "Mean Value: " << mv.value() << endl;
cout << "Mean sum: " << sum.value() << endl;
system("pause");
return 0;
}
判斷式與仿函數(shù)
判斷式就是返回布爾型的函數(shù)或者仿函數(shù)。對(duì)于STL而言，并非所有返回布爾值的函數(shù)都是合法的判斷式。這可能會(huì)導(dǎo)致很多出人意料的行為,比如下例：
#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std;class Nth
{
private:
int nth;
int count;
public:
Nth(int n) : nth(n), count(0)
{
}
bool operator() (int)
{
return ++count == nth;
}
};
int main()
{
list<int> col1;
for (int i = 1; i <= 9; ++i)
{
col1.push_back(i);
}
//1 2 3 4 5 6 7 8 9
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl; list<int>::iterator pos;
pos = remove_if(col1.begin(), col1.end(), Nth(3));
col1.erase(pos, col1.end());
for (auto t : col1) {
cout << t << " ";
}
cout << endl;
system("pause");
}
函數(shù)配接器(函數(shù) 適配器)
函數(shù)配接器：能夠?qū)⒎潞瘮?shù)和另一個(gè)仿函數(shù)（或某個(gè)值，或某個(gè)一般函數(shù)）結(jié)合起來(lái)的仿函數(shù)。
函數(shù)配接器包含在頭文件<functional>中。預(yù)定義的函數(shù)配接器如下表所示：
先弄清幾個(gè)概念，什么叫一元函數(shù)，二元函數(shù)
1、一元函數(shù)一個(gè)參數(shù)
2、二元函數(shù) 兩個(gè)參數(shù)
3、一元謂詞 一個(gè)參數(shù)，返回類(lèi)型為bool型
4、二元謂詞 兩個(gè)參數(shù)，返回類(lèi)型為bool型
函數(shù)適配器是用來(lái)讓一個(gè)函數(shù)對(duì)象表現(xiàn)出另外一種類(lèi)型的函數(shù)對(duì)象的特征。因?yàn)?，許多情況下，我們所持有的函數(shù)對(duì)象或普通函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)或是返回值類(lèi)型并不是我們想要的，這時(shí)候就需要函數(shù)適配器來(lái)為我們的函數(shù)進(jìn)行適配
C++中有三類(lèi)適配器，分別是容器適配器，迭代器適配器和函數(shù)適配器，這里主要介紹函數(shù)適配器。
函數(shù)適配器用于特化和擴(kuò)展一元二元函數(shù)對(duì)象，函數(shù)適配器主要有以下兩類(lèi)：
1 綁定器
該類(lèi)適配器用于將二元函數(shù)適配成一元函數(shù)
將二元函數(shù)的一個(gè)參數(shù)綁定到一個(gè)特定的值上，將二元函數(shù)對(duì)象轉(zhuǎn)換成一元函數(shù)對(duì)象。
綁定器適配器有兩種：bind1st bind2nd。每個(gè)綁定器接受一個(gè)函數(shù)對(duì)象和一個(gè)值
bind1st將給定值綁定到二元函數(shù)對(duì)象的第一個(gè)實(shí)參
bind2nd將給定值綁定到二元函數(shù)對(duì)象的第二個(gè)實(shí)參
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>using namespace std;bool is_odd(int n)
{
return n % 2 == 1;
}int main(void)
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
vector<int> v(a, a + 5); cout << count_if(v.begin(), v.end(), is_odd) << endl;
//計(jì)算奇數(shù)元素的個(gè)數(shù)
// 這里的bind2nd將二元函數(shù)對(duì)象modulus轉(zhuǎn)換為一元函數(shù)對(duì)象。
//bind2nd(op, value) (param)相當(dāng)于op(param, value)
cout << count_if(v.begin(), v.end(),bind2nd(modulus<int>(), 2)) << endl; //bind1st(op, value)(param)相當(dāng)于op(value, param);
//把4綁定為第一個(gè)參數(shù)，即 4 < value
//比4大的數(shù)字有幾個(gè)
cout << count_if(v.begin(), v.end(),bind1st(less<int>(), 4)) << endl; //把3綁定為第二個(gè)參數(shù)，即 value < 3
//比3小的數(shù)字有幾個(gè)
cout << count_if(v.begin(), v.end(), bind2nd (less<int>(), 3)) << endl; //把3綁定為第二個(gè)參數(shù)，即 value < 3
//not1 對(duì)第一個(gè)對(duì)象取反。
//對(duì)一元函數(shù)對(duì)象的結(jié)果取反
//比3小的數(shù)字有幾個(gè)的結(jié)果取反
cout << count_if(v.begin(), v.end(),not1( bind2nd (less<int>(), 3)) )<< endl;
system("pause");
return 0;
//輸出 3 3 1 2 3
}
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方歡迎留言討論，望不吝賜教。
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