[C++知识库]C++STL函数对象详解

写在前面

我们都知道汉语和英语中是有谓词(谓语)这个概念的，汉语中的“是”，英语中的“is”等等。那么计算机语言是否也有谓词呢？那当然是有的！

计算机语言中的谓词和函数以及函数对象有关，函数大家都了解，但函数对象，可能很多人就不知道了，所以接下来我们重点将的就是函数对象。

概念及使用

函数对象的概念：

• 重载操作符()的类，其对象常称为函数对象
• 函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，因此也叫仿函数

本质：函数对象(仿函数)是一个类，而不是一个函数

使用：

• 函数对象可以像普通函数那样调用，可以有参数和返回值
• 函数对象超出普通函数之处是，函数对象可以有自己的状态(就是对象的成员变量)
• 函数对象可以作为参数传递

下面我们从一个简单的例子里，了解函数对象的具体使用

#include<iostream>
using namespace std;
class myPrint
{
public:
	int count;//函数对象的状态，用来记录函数使用的次数
	myPrint() :count(0) {}
	void operator()(string str) //重载()操作符
	{
		cout << str;
		++count;
	}
};
void doPrint(myPrint& mp, string str)//函数对象作为参数传递
{
	mp(str);
}
int main()
{
	myPrint Print;
	Print("hello 函数对象\n");
	Print("hello 函数对象\n");
	doPrint(Print, "hello 仿函数");
	cout << "函数对象调用的次数：" << Print.count << endl;
}

例子非常简单，就没必要分析了，打印输出如下：

hello 函数对象
hello 函数对象
hello 仿函数
函数对象调用的次数：3

函数对象中的谓词

下面我们正式了解一下谓词

谓词概念：

• 返回值是bool类型的函数或函数对象称为谓词
• 如果operator()接收一个参数，就叫一元谓词
• 如果operator()接收两个参数，就叫二元谓词

谓词的用途：

在C++ STL的内置算法中有很多函数都是有谓词这个参数的，比如大家常用的sort()排序算法，它的参数列表如下：
void sort<_Ranlt>(const_Ranlt_First, const_Ranlt_Last, _Pr_Pred);
它的第三个参数_Pr_Pred就是谓词，这个参数可以不用传，默认升序排序，但如果你想要降序排序，这个谓词参数就必须要传了。

使用：
下面我们就通过排序的这个例子来了解谓词的使用

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm> 
using namespace std;
class compare
{
public:
	bool operator()(int v1,int v2)
	{
		return v1 > v2;
	}
};
void Print(int a[], int n)
{
	for (int i = 0; i < 10; ++i) {
		cout << a[i] << " ";
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 8,5,7,2,9,4,1,0,3,6 };//乱序的数组
	cout << "升序打印：";
	sort(arr, arr + 10);
	Print(arr, 10);
	//添加谓词参数
	cout << "\n降序打印：";
	sort(arr, arr + 10, compare());//compare()是匿名函数对象
	Print(arr, 10);
}

例子中谓词的参数有两个，显然就是二元谓词了。
有一点需要注意，因为代码中compare是个类，传入sort中时需要在后面加()，compare()是匿名函数对象。
如果compare只是一个函数，那就不用加()，直接传入compare即可。

打印输出如下：

升序打印：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
降序打印：9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

内建函数对象

概念：C++STL中内建了一些函数对象，也就是说别人已经给你写好了一些函数对象，你直接拿去用就行了

分类：

• 算术仿函数
• 关系仿函数
• 逻辑仿函数

用法：

• 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
• 使用内建函数对象的时候，需要包含头文件 #include<functional>

算术仿函数

原型：

• template<class T> T plus<T> 加法仿函数
• template<class T> T minus<T> 减法仿函数
• template<class T> T multiplies<T> 乘法仿函数
• template<class T> T divides<T> 除法仿函数
• template<class T> T modulus<T> 取模仿函数
• template<class T> T negate<T> 取反仿函数

功能：

• 实现四则运算
• 其中negate是一元运算，其他都是二元运算

使用：
看一个算术仿函数的实例，使用起来非常简单

#include<iostream>
#include<functional>
using namespace std;
int main()
{
	plus<int> p;
	cout << "加法仿函数运算结果：" << p(123, 456) << endl;

	modulus<int> md;
	cout << "取模仿函数运算结果：" << md(35, 14) << endl;

	negate<int> n;//一元运算，下面只传一个参数
	cout << "取反仿函数运算结果：" << n(10) << endl;
}

打印输出：

加法仿函数运算结果：579
取模仿函数运算结果：7
取反仿函数运算结果：-10

关系仿函数

原型：

• template<class T> bool equal_to<T> 等于

• template<class T> bool not_equal_to<T> 不等于

• template<class T> bool greater<T> 大于

• template<class T> bool greater_equal<T> 大于等于

• template<class T> bool less<T> 小于

• template<class T> bool less_equal<T> 小于等于

用途：

如果只是简单的比较两个数的大小，我们完全没必要用到关系仿函数，完全可以使用关系运算符>、=、<等来判断。但关系仿函数可以充当C++STL算法中的谓词，也就是说，不用我们自己写谓词了，直接用就完了，记得要加头文件哦 #include<functional>。

使用：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<functional>
using namespace std;
int main()
{
	int arr[10] = { 5,9,0,7,6,4,8,3,1,2 };
	//降序排序
	sort(arr, arr + 10, greater<int>());
	for (int i = 0; i < 10; ++i) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
}

是不是方便多了，不用我们自己写降序排序的排序规则，直接用greater

输出打印：

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

逻辑仿函数

原型：

• template<class T> bool logical_and<T> 逻辑与
• template<class T> bool logical_or<T> 逻辑或
• template<class T> bool logical_not<T> 逻辑非

使用：

逻辑仿函数基本上是用不到的，简单地了解一下即可

结束语

好了，本篇到此结束，你的点赞、评论、关注、收藏都是对我最大的支持，谢谢！