仿函數C++-創新互聯
仿函數
為什么我們需要使用仿函數（仿函數解決了什么痛點）？
仿函數的優點和作用？
文章目錄- 仿函數
- 為什么需要仿函數
- 場景一
- 場景二
- 仿函數是什么
- 具體定義
- 實例
- 直接調用仿函數
- 仿函數作為函數入參
- 仿函數和STL
- 算術仿函數
- 關系運算符
- 邏輯運算符
- 仿函數和智能指針
- 仿函數自定義刪除器
- 智能指針中的仿函數
場景引入
計算a數組里面全部的和，放在x變量里面。
#include#include#include
using namespace std;
templateinline T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init, T (*ptrA)(T, T)) {//函數指針
while (first != last) {init = (*ptrA)(init, *first);
++first;
}
return init;
}
int funcA(int x, int y)
{return x + y;
}
int main(void)
{int a[5] = {2, 5, 7, 9, 11};
random_shuffle(&a[0], &a[5]);
int x = ::accumulate(&a[0], &a[5], 0, funcA);
cout<< x<< endl;
return 0;
} - 這里就是計算a數組里面全部的和，放在x變量里面。
- ? 首先，這個函數的原型是T （*ptrA)(T x, T y)；如果我想提升我處理數據的速度，讓時間少浪費由于函數值傳遞引起的拷貝上，于是我需要這樣寫函數 T funcA(const int& x, const int& y)。這樣寫的話，我們原來的函數T （*ptrA)(T x, T y)就不能匹配這個函數，于是我們就要重載函數。還有就是效率問題，函數指針的調用，我們的電腦需要做很多工作，比如說保存當前的寄存器值，傳遞參數，返回值，返回到函數調用地方繼續執行等。
- 幸運的是，這一切問題都可以通過仿函數來解決，如下：
#include#include#include
using namespace std;
templateinline T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init, FunObject object) {//函數對象
while (first != last) {init = object(init, *first);
++first;
}
return init;
}
template< typename T>class Test {public:
T operator()(const T& x, const T& y) {return x + y;
}
};
int main(void)
{int a[5] = {2, 5, 7, 9, 11};
random_shuffle(&a[0], &a[5]);
int x = ::accumulate(&a[0], &a[5], 0, Test()); //仿函數作為函數的入參，只需要傳入類對象即可，這里傳入的是匿名對象
cout<< x<< endl;
return 0;
} 這樣就解決了效率和函數重載的問題了。
場景二- 假設我們現在有一個數組，數組中存有任意數量的數字，我們希望能夠統計出這個數組中大于 10 的數字的數量，你的代碼很可能是這樣的：
#includeusing namespace std;
int RecallFunc(int *start, int *end, bool (*pf)(int)) {int count=0;
for(int *i = start; i != end+1; i++) {count = pf(*i) ? count+1 : count;
}
return count;
}
bool IsGreaterThanTen(int num) {return num>10 ? true : false;
}
int main() {int a[5] = {10,100,11,5,19};
int result = RecallFunc(a, a+4, IsGreaterThanTen);
cout< - RecallFunc() 函數的第三個參數是一個函數指針，用于外部調用，而 IsGreaterThanTen() 函數通常也是外部已經定義好的，它只接受一個參數的函數。如果此時希望將判定的閾值也作為一個變量傳入，變為如下函數：
bool IsGreaterThanThreshold(int num, int threshold) {return num>threshold ? true : false;
}- 雖然這個函數看起來比前面一個版本更具有一般性，但是它不能滿足已經定義好的函數指針參數的要求，因為函數指針參數的類型是bool (*)(int)，與函數bool IsGreaterThanThreshold(int num, int threshold)的類型不相符。如果一定要完成這個任務，按照以往的經驗，我們可以考慮如下可能途徑：
（1）閾值作為函數的局部變量。局部變量不能在函數調用中傳遞，故不可行；
bool IsGreaterThanThreshold(int num) {int threshold; // 這里的threhold 沒法獲得外部的傳參
return num>threshold ? true : false;
}（2）全局變量。我們可以將閾值設置成一個全局變量。這種方法雖然可行，但不優雅，且容易引入 Bug，比如全局變量容易同名，造成命名空間污染
int threshold=10; // 定義全局變量
bool IsGreaterThanThreshold(int num) {
return num>threshold ? true : false;
}（3）函數傳參。這種方法我們已經討論過了，多個參數不適用于已定義好的 RecallFunc() 函數。（除非你重寫函數指針）
假設你設計的傳參函數是這樣的：
bool IsGreaterThanThreshold(int num, int threshold) {
return num>threshold ? true : false;
}在此基礎上，你必須重寫 RecallFunc() 函數 。
int RecallFunc(int *start, int *end, bool (*pf)(int,int),int threshold) {這里就需要引入新參數，來指threshold。同時需要重寫函數指針，以使其符合IsGreaterThanThreshold 。
int count=0;
for(int *i = start; i != end+1; i++) {count = pf(*i,threshold) ? count+1 : count;
}
return count;
}這種方法擴展性較差，當函數參數有所變化，則無法兼容舊的代碼，具體在第一小節已經闡述。正如上面的例子，在我們寫代碼時有時會發現有些功能代碼，會不斷地被使用。為了復用這些代碼，實現為一個公共的函數是一個解決方法。不過函數用到的一些變量，可能是公共的全局變量。引入全局變量，容易出現同名沖突，不方便維護。
這時就可以使用仿函數了，寫一個簡單類，除了維護類的基本成員函數外，只需要重載 operator() 運算符 。這樣既可以免去對一些公共變量的維護，也可以使重復使用的代碼獨立出來，以便下次復用。而且相對于函數更優秀的性質，仿函數還可以進行依賴、組合與繼承等，這樣有利于資源的管理。如果再配合模板技術和 Policy 編程思想，則更加威力無窮，大家可以慢慢體會。Policy 表述了泛型函數和泛型類的一些可配置行為（通常都具有被經常使用的缺省值）。
STL 中也大量涉及到仿函數，有時仿函數的使用是為了函數擁有類的性質，以達到安全傳遞函數指針、依據函數生成對象、甚至是讓函數之間有繼承關系、對函數進行運算和操作的效果。比如 STL 中的容器 set 就使用了仿函數 less ，而 less 繼承的 binary_function，就可以看作是對于一類函數的總體聲明，這是函數做不到的。
- 仿函數實現
#includeusing namespace std;
class IsGreaterThanThresholdFunctor {public:
explicit IsGreaterThanThresholdFunctor(int t):threshold(t){}
bool operator() (int num) const {return num >threshold ? true : false;
}
private:
const int threshold;
};
int RecallFunc(int *start, int *end, IsGreaterThanThresholdFunctor myFunctor) {int count = 0;
for (int *i = start; i != end + 1; i++) {count = myFunctor(*i) ? count + 1 : count;
}
return count;
}
int main() {int a[5] = {10,100,11,5,19};
int result = RecallFunc(a, a + 4, IsGreaterThanThresholdFunctor(10));//仿函數作為函數的入參，只需要傳入類對象即可，這里傳入的是匿名對象
cout<< result<< endl;
} - 這個例子應該可以讓您體會到仿函數的一些作用：它既能像普通函數一樣傳入給定數量的參數，還能存儲或者處理更多我們需要的有用信息。于是仿函數提供了第四種解決方案：成員變量。成員函數可以很自然地訪問成員變量，從而可以解決第一節“1.為什么要有仿函數”中提到的問題：計算出數組中大于指定閾值的數字數量。
仿函數（Functor）又稱為函數對象（Function Object）是一個能行使函數功能的類。
仿函數的語法幾乎和我們普通的函數調用一樣，不過作為仿函數的類，都必須重載 operator() 運算符。因為調用仿函數，實際上就是通過類對象調用重載后的 operator() 運算符。
我們先來看一個仿函數的例子。
直接調用仿函數class StringAppend {public:
explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){}
void operator() (const string& str) const { cout<< str<< ' '<< ss<< endl;
}
private:
const string ss;
};
int main() {StringAppend myFunctor2("and world!");
myFunctor2("Hello");// 隱式寫法
// myFunctor2.operator()("Hello"); //顯式寫法
編譯運行輸出：
Hello and world!
仿函數作為函數入參#includeusing namespace std;
class IsGreaterThanThresholdFunctor {public:
explicit IsGreaterThanThresholdFunctor(int t):threshold(t){}
bool operator() (int num) const {return num >threshold ? true : false;
}
private:
const int threshold;
};
int RecallFunc(int *start, int *end, IsGreaterThanThresholdFunctor myFunctor) {int count = 0;
for (int *i = start; i != end + 1; i++) {count = myFunctor(*i) ? count + 1 : count;
}
return count;
}
int main() {int a[5] = {10,100,11,5,19};
int result = RecallFunc(a, a + 4, IsGreaterThanThresholdFunctor(10));//仿函數作為函數的入參，只需要傳入類對象即可，這里傳入的是匿名對象
cout<< result<< endl;
} 通過仿函數建立與stl溝通的橋梁，只為算法服務，當我需要對算法提出一些要求的時候，例如排序默認為從小到大，但是我需要由大到小進行排序，就需要用一般函數的形式或仿函數的形式告訴算法，實現第二個版本的算法。
為什么要把加減，比大小等等功能定義成一個函數或仿函數，因為需要將這些信息傳入算法中。算法拿到這些東西之后才會做出相對應的改變。
STL內建的算術類仿函數，支持加法、減法、乘法、除法、模數（余數）、否定運算。
templateT plus????//加法仿函數
templateT minus????//減法仿函數
templateT multiplies?//乘法仿函數
templateT divides???//除法仿函數
templateT modulus???//取模仿函數
templateT negate????//取反仿函數
struct plus : public binary_function{T operator()(const T &x, const T &y) const return x y;
};
templatestruct minus : public binary_function{T operator()(const T &x, const T &y) const return x - y;
};
templatestruct multiplies : public binary_function{T operator()(const T &x, const T &y) const return x y;
};
templatestruct divides : public binary_function{T operator()(const T &x, const T &y) const return x y;
};
templatestruct modulus : public binary_function{T operator()(const T &x, const T &y) const return x $y;
};
templatestruct negate : public unary_function{T operator()(const T &x) const return -x;
}; - 例子
#include#includeusing namespace std;
void test1()
{negaten;
cout<< n(50)<< endl;
}
void test2()
{plusp;
cout<< p(10, 20)<< endl;
}
int main()
{test1();
test2();
std::cout<< "Hello World!\n";
}
// -50
// 30 STL支持6種關系運算，每一種都是二元運算
等于，不等于，大于，大于等于，小于，小于等于templatestruct equal_to:public binary_function{bool operator()(const T&x,const T& y)const {return x==y;};
}
templatestruct not_equal_to:public binary_function{bool operator()(const T& x,const T& y)const {return x!=y;}
};
templatestruct greater:public binary_function{bool operator()(const T&x ,const T7 y)const {return x>y;}
};
templatestruct less:public binary_function{bool operator()(const T&x ,const T7 y)const {return xstruct greater_equal:public binary_function{bool operator()(const T&x ,const T7 y)const {return x>=y;}
};
templatestruct less_equal:public binary_function{bool operator()(const T&x ,const T7 y)const {return x<=y;}
}; templatebool logical_and//邏輯與
templatebool logical_or //邏輯或
templatebool logical_not//邏輯非 //用來釋放malloc出來的函數對象
templateclass FreeFunc{public:
void operator()(T* ptr)
{cout<< "free:"<< ptr<< endl;
free(ptr);
}
};
//用來釋放new[]出來的函數對象
templateclass DeleteArrayFunc {public:
void operator()(T* ptr)
{cout<< "delete[]"<< ptr<< endl;
delete[] ptr;
}
};
//用來釋放new 出來的函數對象
templateclass DeleteArrayFunc {public:
void operator()(T* ptr)
{cout<< "delete "<< ptr<< endl;
delete ptr;
}
};
//用來釋放文件描述符的函數對象
templateclass ClosefdFunc{public:
void operator()(T* fd)
{cout<< "close fd"<< fd<< endl;
fclose(fd);
}
};
void test06(){FreeFuncObject1;
shared_ptr sp1((int*)malloc(sizeof(int)*4), Object1); // 回調函數是可調用對象，可以是普通的函數名或者函數對象或者lambda表達式
DeleteArrayFuncObject2;
shared_ptr sp2(new int[4], Object2);
ClosefdFuncObject3;
shared_ptr sp3(fopen("myfile.txt","w"), Object3);
}
int main()
{test06();
return 0;
} - 輸出結果：
close fd0x7ff94b4bfa90
delete[]0x220c21d1ae0
free:0x220c21d1770 //智能指針的刪除器：
templatestruct default_delete{//......
//default deleter for unique_ptr，其中_Ptr是智能指針底層資源的指針
void operator()(_Ty *_Ptr) const _NOEXCEPT
{// delete a pointer
delete _Ptr;
//默認刪除器僅僅只做一件事，只調用delete進行資源的釋放
}
//......
}; 改進，針對這種特殊的情況，添加自定義的一個刪除器保證資源釋放完全：
templateclass Deleter{public:
void operator()(Ty *ptr)const{cout<<"Call a custom method !!!!! "<std::unique_ptr>ptr(new int[100]);//delete []ptr
return 0;
} 或者使用 default_delete來做刪除器
// 可用default_delete來做刪除器，default_.delete是標準庫里的模板類。
void fun4()
{cout<< "detail5:: func4()"<< endl;
shared_ptrpi5(new int[100](), std::default_delete());
} 改進，爭對這種特殊的情況，添加自定義的一個刪除器保證資源釋放完全：
templateclass Deleter{public:
void operator()(Ty *ptr)const{cout<<"Call a custom method !!!!! "<std::unique_ptr>ptr(new int[100]);//delete []ptr
return 0;
} 或者使用 default_delete來做刪除器
// 可用default_delete來做刪除器，default_.delete是標準庫里的模板類。
void fun4()
{cout<< "detail5:: func4()"<< endl;
shared_ptrpi5(new int[100](), std::default_delete());
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新聞名稱：仿函數C++-創新互聯
標題網址：http://vcdvsql.cn/article24/cdiece.html
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