STL之仿函数

最新推荐文章于 2024-05-16 07:58:10 发布

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分类专栏： STL 文章标签： stl 仿函数

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本文详细介绍了C++中的仿函数概念及其应用。包括了预定义的一元和二元仿函数，如算术类、关系类及逻辑类仿函数，并提供了自制仿函数的实例。

一、概述

仿函数是早期命名，C++标准后采用新名称函数对象。函数对象即指具有函数特质的对象，即一个行为类似函数的对象。通过在仿函数对象后面加上( )实现函数调用，示例程序如下：

#include<functional>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    greater<int> ig;
    cout << boolalpha << ig(4, 6) << endl; //false
    cout << greater<int>()(6, 4) << endl;  //true
    return 0;
}

greater<int>( )(6, 4)的用法是greater<int>( )产生一个临时的（无名）对象，之后的（4，6）才是指定两个参数4，6。当包含无名对象的语句执行结束时，无名对象的生命周期也就结束了。仿函数在STL中的位置如图所示，是作为STL某些算法的参数出现的。
这里写图片描述
STL仿函数若按照操作数个数分类可分为一元和二元仿函数，若以功能划分，可分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。程序中若要使用仿函数，应该含入<functional>头文件。
比起一般函数，仿函数具有以下优点：
1. 仿函数是智能型函数（行为类似函数的对象）。
仿函数是行为类似函数的对象，同时可以拥有成员函数和成员变量，这意味着仿函数可以拥有状态。
2. 每个仿函数都有自己的型别。
3. 仿函数比一般函数快。

二、预定义仿函数分类

算术类仿函数
STL内建的算术类仿函数，支持加法、减法、乘法、除法、模数和否定运算，除了否定运算为一元运算，其他都是二元运算且支持模版参数template<class T>。

运算	格式
加法	plus<T>
减法	minus<T>
乘法	multiplies<T>
除法	divides<T>
模取	modulus<T>
否定	negate<T>

以下为6个算术类仿函数

template<class T>
struct plus : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x + y; }
};

template<class T>
struct minus : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x - y; }
};

template<class T>
struct multiplies : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x * y; }
};

template<class T>
struct divides : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x / y; }
};

template<class T>
struct plus : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x + y; }
};

template<class T>
struct modulus : public binary_function<T, T, T> {
    T operator()(const T& x, const T& y) const { return x % y; }
};

template<class T>
struct negate : public unary_function<T, T> {
    T operator()(const T& x) const { return -x; }
};

这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同。当然也可以产生一个无名的临时对象来履行函数功能。下面的示例显示两种仿函数用法：

#include<functional>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    //第一种用法
    plus<int> plusobj;
    minus<int> minusobj;
    multiplies<int> multipliesobj;
    divides<int> dividesobj;
    modulus<int> modulusobj;
    negate<int> negateobj;

    cout << plusobj(3, 5) << endl;
    cout << minusobj(3, 5) << endl;
    cout << multipliesobj(3, 5) << endl;
    cout << dividesobj(3, 5) << endl;
    cout << modulusobj(3, 5) << endl;
    cout << negateobj(3) << endl;

    //第二种用法
    cout << plus<int>()(3, 5) << endl;
    cout << minus<int>()(3, 5) << endl;
    cout << multiplies<int>()(3, 5) << endl;
    cout << divides<int>()(3, 5) << endl;
    cout << modulus<int>()(3, 5) << endl;
    cout << negate<int>()(3) << endl;

    return 0;
}

运行结果：
这里写图片描述

关系运算类仿函数
STL内建的关系运算类仿函数，支持等于、不等于、大于、大于等于、小于、小于等于等6种运算，每个都是二元运算且支持模版参数template<class T>。

关系运算	格式
等于	equal_to<T>
不等于	not_equal_to<T>
大于	greater<T>
大于等于	greater_equal<T>
小于	less<T>
小于等于	less_equal<T>

以下为6个关系运算类仿函数

template<class T>
struct equal_to : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x == y; }
};

template<class T>
struct not_equal_to : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x != y; }
};

template<class T>
struct greater : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x > y; }
};

template<class T>
struct greater_equal : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x >= y; }
};

template<class T>
struct less : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x < y; }
};

template<class T>
struct less_equal : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x <= y; }
};

这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同。当然也可以产生一个无名的临时对象来履行函数功能。下面的示例显示两种仿函数用法：

#include<functional>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    //第一种用法
    equal_to<int> equal_to_obj;
    not_equal_to<int> not_equal_to_obj;
    greater<int> greater_obj;
    greater_equal<int> greater_equal_obj;
    less<int> less_obj;
    less_equal<int> less_equal_obj;

    cout << equal_to_obj(3, 5) << endl;
    cout << not_equal_to_obj(3, 5) << endl;
    cout << greater_obj(3, 5) << endl;
    cout << greater_equal_obj(3, 5) << endl;
    cout << less_obj(3, 5) << endl;
    cout << less_equal_obj(3, 5) << endl;

    //第二种用法
    cout << equal_to<int>()(3, 5) << endl;
    cout << not_equal_to<int>()(3, 5) << endl;
    cout << greater<int>()(3, 5) << endl;
    cout << greater_equal<int>()(3, 5) << endl;
    cout << less<int>()(3, 5) << endl;
    cout << less_equal<int>()(3, 5) << endl;

    return 0;
}

运行结果：
这里写图片描述

逻辑运算类仿函数
STL内建的逻辑运算仿函数，支持逻辑运算中And、Or、Not三种运算，前两个是二元运算，Not是一元运算且支持模版参数template<class T>。

逻辑运算	格式
逻辑与 And	logical_and<T>
逻辑或 Or	logical_or<T>
逻辑非 Not	logical_not<T>

以下为3个逻辑运算类仿函数

template<class T>
struct logical_and : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x && y; }
};

template<class T>
struct logical_or : public binary_function<T, T, bool> {
    bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x || y; }
};

template<class T>
struct logical_not : public unary_function<T, bool> {
    bool operator()(const T& x) const { return !x; }
};

这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同。当然也可以产生一个无名的临时对象来履行函数功能。下面的示例显示两种仿函数用法：

#include<functional>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    //第一种用法
    logical_and<int> and_obj;
    logical_or<int> or_obj;
    logical_not<int> not_obj;

    cout << and_obj(3, 5) << endl;
    cout << and_obj(0, false) << endl;
    cout << or_obj(3, 5) << endl;
    cout << or_obj(3, 0) << endl;
    cout << not_obj(true) << endl;

    //第二种用法
    cout << logical_and<int>()(3, 5) << endl;
    cout << logical_or<int>()(3, 5) << endl;
    cout << logical_not<int>()(3) << endl;

    return 0;
}

运行结果：
这里写图片描述

三、自制仿函数

自制仿函数即指通过自己定义一个仿函数类，然后生成仿函数对象进行函数调用。而在仿函数类中，要重载operator( )运算符以成为仿函数类。例如：

class AddValue {
    private:
        int theValue;
    public:
        AddValue(int v) : theValue(v) { }
        void operator() (int& elem) const {
            elem += theValue;
        }
};

上例中的AddValue仿函数类生成函数对象时需要首先构函数对象，传入theValue的初值，如AddValue(10)。
也可以使用结构体进行构造，如下。在使用时只需传入型别参数。

template<class T>
struct display{
    void operator()(const T& x) {
        std::cout << x << ' ';
    }
};
....
vector<int> coll;
for_each(coll.begin(), coll.end(), display<int>())