[GeekBand] STL 仿函数入门详解
本文参考文献：：GeekBand课堂内容，授课老师：张文杰
：C++ Primer 11 中文版（第五版） page 37
：网络资料： 叶卡同学的部落格 http://www.leavesite.com/
前言：本文主要通过关联容器set解释下仿函数的实现及工作原理。
一、STL六大组件简介
1、Containers（容器）：各种数据结构，如Vector,List,Deque,Set,Map,用来存放数据
2、Algorithms（算法）：如、 Sort,Search。
3、Iterators（迭代器）：扮演容器与算法之间的胶合剂，是所谓的“泛型指针”，
4、Functors（仿函数）： 行为类似函数，可作为算法的某种策略（Policy
5、Adapters（配接器、适配器）：一种用来修饰容器（Containers）或仿函数（Functors）或迭代器（Iterators）接口的东西，
6、Allocators（分配器）：负责空间配置与管理
具体的关系如图，以后会更新各个组件的关系，本文重点关注下仿函数相关知识要点
二、函数指针与仿函数区别
1、函数指针，就是一个指针，它指向一个函数。运用时相当于回调了这个函数。
示例如下：
这里通过fp指针，指向了PrintTest函数，这里 fp();就是调用 PrintTest函数，打印了Hello World
其实仿函数就类似于函数指针的使用。下面会通过例子来说明。
#include "stdafx.h" typedef void(*Test)(char* s); void printTest(char* s); int main(int argc, char* argv[]) { Test fp; //通常是用宏Test来声明一个函数指针fp fp = printTest; fp("Hello World!\n"); return 0; } void printTest(char* src) { printf(src); }
结果如下：
再看一遍仿函数的定义：
Functors（仿函数）：something that performs a function, 即类似函数的东西，那么它是什么样子的，又是如何实现的呢？
2.1 为什么使用仿函数
使用仿函数可以使迭代和计算分离开来。因而你的functor可以应用于不同场合，在STL的算法中就大量使用了functor
set<Programmer, ProgrammerIdGreater> set1(programmerArray, programmerArray + 6); cout << "Traversal And Sort The Programmer by Number " << endl; //print for_each(set1.begin(), set1.end(), mem_fn(&Programmer::Print)); cout << "\n" << endl;
这里通过set容器，通过 <>来进行了自定义的比较操作，这里实际上是通过适配器调用了重载了仿函数()运算符
下一句for_each这句就更明显了！这里通过类中重载()运算符的方法使用了一个函数对象
2.2、仿函数的实现
就是一个类看上去是一个函数，其实现方法就是类中重载了一个operator()，这个类就有了类似函数的行为，就是一个仿函数类了
//仿函数（理解为函数指针），对（）进行重载，就是一旦用括号了，括号内的内容已经排序完毕 //我们如果要让仿函数支持适配器，那么就必须从binary_function派生出来。 struct ProgrammerIdGreater : public binary_function<Programmer, Programmer, bool> { bool operator() (const Programmer& PosFront, const Programmer& PosBehind) const { //降序排列 //return (PosFront.GetId() <= PosBehind.GetId()) ? false : true; //升序排列 return (PosFront.GetId() < PosBehind.GetId()) ? true : false; } }; //一元的都继承自unary_function，二元则继承自binary_function, 因为继承自这两个函数的仿函数均定义了相应型别供 //配接时使用，也就具有了配接能力。 /* template <class Arg, class Result> struct unary_function { typedef Arg argument_type; typedef Result result_type; }; template <class Arg1, class Arg2, class Result> struct binary_function { typedef Arg1 first_argument_type; typedef Arg2 second_argument_type; typedef Result result_type; }; */ struct ProgrammerNameComparer : public binary_function<Programmer, Programmer, bool> { bool operator() (const Programmer& PosFront, const Programmer& PosBehind) const { //按照名称降序排列 //return (PosFront.GetName() <= PosBehind.GetName()) ? false : true; //按照名称升序排列 return (PosFront.GetName() <= PosBehind.GetName()) ? true : false; } };
三、以Set容器的完整示例
// Programmer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // #include "stdafx.h" #include "programmer.h" #include <iostream> #include <set> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; /* set的iterator类型一般是const的引用类型，因此当set保存的是类类型时，对iterator解引用无法调用类的非const成员。 解决办法：1.set中不存储对象本身，改为存储对象指针 利用const_cast<Programmer&> 进行转型 */ int main(int argc, char** argv) { const Programmer programmerArray[6] = { Programmer(1, L"Scott Meyers"), Programmer(2, L"Martin Fowler"), Programmer(3, L"Bill Gates"), Programmer(4, L"P.J. Plaught"), Programmer(5, L"Stanley B. Lippman"), Programmer(6, L"Andrei Alexandrescu"), }; //仿函数ProgrammerIdGreater排序,此时重载了小括号 //以序列号进行排序 set<Programmer, ProgrammerIdGreater> set1(programmerArray, programmerArray + 6); cout << "Traversal And Sort The Programmer by Number " << endl; //print for_each(set1.begin(), set1.end(), mem_fn(&Programmer::Print)); cout << "\n" << endl; //查找目标，并将目标修改为David Vandevoorde set<Programmer, ProgrammerIdGreater>::iterator it = set1.find(Programmer(3, L"Bill Gates")); if (it != set1.end()) { const_cast<Programmer&>(*it).SetName(L"David Vandevoorde"); } cout << "Change The Name Of Third Element And Traversal" << endl; //print for_each(set1.begin(), set1.end(), mem_fn(&Programmer::Print)); cout << "\n" << endl; //此时并没有保存到数组programmerArray[6]中 //按照名称进行排序 cout << "Traversal And Sort The Programmer by Name " << endl; set<Programmer, ProgrammerNameComparer> set2(set1.begin(), set1.end()); //print for_each(set2.begin(), set2.end(), mem_fn(&Programmer::Print)); return 0; }
#ifndef __PROGRAMMER_H__ #define __PROGRAMMER_H__ #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct Programmer { public: //构造函数 Programmer(const int id, const wstring name) : Id(id), Name(name) { } void Print() const { wcout << L"[" << Id << L"]:" << Name << endl; } const int GetId() const { return Id; } const wstring& GetName() const { return Name; } void SetName(const wstring& name) { Name = name; } private: int Id; wstring Name; }; //仿函数（理解为函数指针），对（）进行重载，就是一旦用括号了，括号内的内容已经排序完毕 //我们如果要让仿函数支持适配器，那么就必须从binary_function派生出来。 struct ProgrammerIdGreater : public binary_function<Programmer, Programmer, bool> { bool operator() (const Programmer& PosFront, const Programmer& PosBehind) const { //降序排列 //return (PosFront.GetId() <= PosBehind.GetId()) ? false : true; //升序排列 return (PosFront.GetId() < PosBehind.GetId()) ? true : false; } }; //一元的都继承自unary_function，二元则继承自binary_function, 因为继承自这两个函数的仿函数均定义了相应型别供 //配接时使用，也就具有了配接能力。 /* template <class Arg, class Result> struct unary_function { typedef Arg argument_type; typedef Result result_type; }; template <class Arg1, class Arg2, class Result> struct binary_function { typedef Arg1 first_argument_type; typedef Arg2 second_argument_type; typedef Result result_type; }; */ struct ProgrammerNameComparer : public binary_function<Programmer, Programmer, bool> { bool operator() (const Programmer& PosFront, const Programmer& PosBehind) const { //按照名称降序排列 //return (PosFront.GetName() <= PosBehind.GetName()) ? false : true; //按照名称升序排列 return (PosFront.GetName() <= PosBehind.GetName()) ? true : false; } }; #endif
关于Set容器的使用请参考。非在本文讨论范围内。
http://blog.csdn.net/lyhvoyage/article/details/22989659
四、总结
仿函数类似函数指针，通过这样对比来记忆。
仿函数要重载operator()
仿函数都有其型别。因此他可以将仿函数的型别当template参数传递
执行速度，仿函数比函数指针更快。
