C++ STL 学习 ：for_each与仿函数(functor)（一）
摘自网络
作者: zieckey 时间: 2010-07-20 13:38:00
先看wikipedia定义：
A function object, also called a functor, functional, or functionoid,[1] is a computer programming construct allowing an object to be invoked or called like it was an ordinary function, usually with the same syntax.
简单来将，仿函数（functor）就是一个重载了"()"运算符的struct或class，利用对象支持operator()的特性，来达到模拟函数调用效果的技术。
我们平时对一个集合类遍历的时候，例如vector，是这样做的：
for(vector<int>::const_iterator iter = ivec.begin(); iter != ivec.end(); ++iter)
{
//do your whatever you want here
}
例如下面的代码：
|
#include
<vector>
#include
<iostream>
struct State
{
State( int state
) : m_state( state
){}
~State()
{ std::cout
<<
"~State(), m_state=" << m_state
<<
std::endl;
}
void setState(
int state ){ m_state
= state;
}
int getState()
const{
return m_state;
}
void print()
const {
std::cout
<<
"State::print: " << m_state
<<
std::endl;
}
private:
int m_state;
};
int main()
{
std::vector<State*>
vect;
vect.push_back(
new State(0)
);
vect.push_back(
new State(1)
);
vect.push_back(
new State(2)
);
vect.push_back(
new State(3)
);
std::vector<State*>::iterator
it( vect.begin()
);
std::vector<State*>::iterator
ite( vect.end()
);
for (
; it != ite;
++it
)
{
(*it)->print();
}
system(
"pause" );
return 0;
}
|
这里的for循环语句有点冗余，想到了std::for_each ，为了使用for_each，我们需要定义一个函数，如下：
void print( State* pstate )
{
pstate->print();
}
于是就可以简化为下面代码：
std::for_each( vect.begin(), vect.end(), &print );
上面这段代码有点丑陋，看起来不太爽，主要是函数指针的原因。
在这种应用环境下，C++有仿函数来替代，我们定义一个仿函数，如下：
struct Printer
{
template<typename T> void operator()( T* t ) { t->print(); }
};
于是就可以简化为下面代码：
std::for_each( vect.begin(), vect.end(), Printer() );
下面，我们初步看下 for_each 的STL源码实现：
|
// TEMPLATE FUNCTION for_each
template<class _InIt,
class _Fn1>
inline
_Fn1 for_each(_InIt _First, _InIt _Last, _Fn1 _Func)
{ // perform function for each element
_DEBUG_RANGE(_First, _Last);
_DEBUG_POINTER(_Func);
_CHECKED_BASE_TYPE(_InIt) _ChkFirst(_CHECKED_BASE(_First));
_CHECKED_BASE_TYPE(_InIt) _ChkLast(_CHECKED_BASE(_Last));
for (; _ChkFirst
!= _ChkLast;
++_ChkFirst)
_Func(*_ChkFirst);
return (_Func);
}
上面的代码看起来挺晕菜的，这里给出 effective STL 里面的一个实现，简单明了：
template<
typename InputIterator,
typename Function >
Function for_each( InputIterator beg, InputIterator end, Function f
) {
while ( beg
!= end
)
f( *beg++
);
}
|
其实for_each就是一个模板函数，将for循环语句封装起来，前面两个参数都是迭代器，第三个参数是使用一个函数指针（或仿函数），
其功能是对每一个迭代器所指向的值调用仿函数。之前觉得for_each挺神秘的，其实看看源码也挺简单的。呵呵。
上面代码还是有点冗余，因为为了使用for_each还要单独定义一个函数（或仿函数），不太清爽，
呵呵，stl早为我们准备好了 mem_fun 模板函数来解决这个一个问题，于是代码再次简化为：
std::for_each( vect.begin(), vect.end(), std::mem_fun( &State::print ) );
我们一起看看 mem_fun 的STL源码实现：
|
// TEMPLATE FUNCTION mem_fun
template<class _Result,
class _Ty>
inline
mem_fun_t<_Result, _Ty>
mem_fun(_Result
(_Ty::*_Pm)())
{ // return a mem_fun_t functor adapter
return (std::mem_fun_t<_Result,
_Ty>(_Pm));
}
mem_fun 函数实际上是调用 mem_fun_t 函数，我们接着深入看看 mem_fun_t，
// TEMPLATE CLASS mem_fun_t
template<class _Result,
class _Ty>
class mem_fun_t
: public
unary_function<_Ty
*, _Result>
{ // functor adapter (*p->*pfunc)(), non-const *pfunc
public:
explicit mem_fun_t(_Result
(_Ty::*_Pm)())
: _Pmemfun(_Pm)
{ // construct from pointer
}
_Result operator()(_Ty
*_Pleft)
const
{ // call function
return ((_Pleft->*_Pmemfun)());
}
private:
_Result (_Ty::*_Pmemfun)(); //
the member function pointer
};
将上面这段代码定义的写的我们好看懂一点，如下：
// TEMPLATE CLASS mem_fun_t
template<
typename _Result,
typename _Ty >
class mem_fun_t
: public
unary_function<_Ty
*, _Result>
{
typedef _Result
(_Ty::*_Pmemfun)();
public:
explicit mem_fun_t( _Pmemfun& pfunc
)
: m_pfun( pfunc
)
{ // construct from pointer
}
_Result operator()(_Ty
*_Pleft)
const
{ // call function
return (
(_Pleft->*m_pfun)()
);
}
private:
_Pmemfun m_pfun;
// the member function pointer
};
|
这样就比较清晰了，定义了仿函数mem_fun_t内部定义了一个类成员函数指针，
仿函数构造的时候将函数指针保存起来，当仿函数operator()被调用的时候，
就通过与一个类的实例关联起来从而实现了类成员函数的调用。
其调用流程是这样的，for_each把vector中的元素传送给mem_fun，
mem_fun自己产生一个仿函数mem_fun_t，然后仿函数调用其重载的()。
上述源码还有最后一个没有说明，就是unary_function，直接上源码：
|
// TEMPLATE STRUCT unary_function
template<class _Arg,
class _Result>
struct unary_function
{ // base class for unary functions
typedef _Arg argument_type;
typedef _Result result_type;
};
|
就一个模板结构体。没有数据成员，非常简单。
最后，定义一个删除指针的仿函数：
struct DeletePointer
{
template<typename T> void operator()( T* ptr ) const { delete ptr; }
};
然后调用，就一个逐一删除vector里面的所有元素了。
std::for_each( vect.begin(), vect.end(), DeletePointer() );
源码：
|
#include
<vector>
#include
<iostream>
#include
<algorithm>
#include
<functional>
struct State
{
State( int state
) : m_state( state
){}
~State()
{ std::cout
<<
"~State(), m_state=" << m_state
<<
std::endl;
}
void setState(
int state ){ m_state
= state;
}
int getState()
const{
return m_state;
}
void print()
const {
std::cout
<<
"State::print: " << m_state
<<
std::endl;
}
private:
int m_state;
};
void print( State* pstate
)
{
pstate->print();
}
struct Printer
{
template<typename T>
void operator()( T* t
) { t->print();
}
};
struct DeletePointer
{
template<typename T>
void operator()( T* ptr
) const
{ delete ptr;
}
};
int main()
{
std::vector<State*>
vect;
vect.push_back(
new State(0)
);
vect.push_back(
new State(1)
);
vect.push_back(
new State(2)
);
vect.push_back(
new State(3)
);
std::vector<State*>::iterator
it( vect.begin()
);
std::vector<State*>::iterator
ite( vect.end()
);
for (
; it != ite;
++it
)
{
(*it)->print();
}
std::for_each( vect.begin(),
vect.end(),
&print );
std::for_each( vect.begin(),
vect.end(), Printer()
);
std::for_each( vect.begin(),
vect.end(),
std::mem_fun(
&State::print
) );
std::for_each( vect.begin(),
vect.end(), DeletePointer()
);
vect.clear();
system(
"pause" );
return 0;
}
|
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