[C++知识库]【C++提高编程】4.STL - 函数对象

1. 函数对象

概念：

• 重载函数调用操作符的类，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，也叫仿函数

本质：

• 函数对象（仿函数）是一个类，不是一个函数

函数对象使用的特点：

• 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值

class MyAdd
{
public:
	int operator()(int v1, int v2)
    {
        return v1 + v2;
    }
};

void test01()
{
    MyAdd myAdd;
    cout << myAdd(10, 10) << endl;
}

• 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态

class MyPrint
{
public:
    MyPrint()
    {
        this->count = 0;
    }
    void operator()(string test)
    {
        cout << test << endl;
        this->count++;//统计使用次数
    }

    int count;//内部自己的状态
};

void test01()
{
    MyPrint myPrint;
    myPrint("Hello!");
    cout << "myPrint调用次数：" << myPrint.count << endl;
}

• 函数对象可以作为参数传递

class MyPrint
{
public:
    MyPrint()
    {
        this->count = 0;
    }
    void operator()(string test)
    {
        cout << test << endl;
        this->count++;
    }

    int count;//内部自己的状态，可以记录调用了多少次
};

void doPrint(MyPrint& mp, string test)
{
    mp(test);
}

void test01()
{
    MyPrint myPrint;
    doPrint(myPrint, "Hello");
}

仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递

2. 谓词

2.1 谓词概念

• 返回bool类型的仿函数成为谓词
• 如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词
• 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

2.2 一元谓词

#include<vector>
#include<algorithm>

class GreaterFiver
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0 ; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }

    //查找容器中有没有大于5的数组
    //GreaterFiver()匿名函数对象，也可以实例化对象
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFiver());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到了大于5的数字为：" << *it << endl;
    }
}

其中，用到了算法find_if(查找区间开始位置, 区间结束位置, 查找值)，需要用迭代器接收。

2.3 二元谓词

#include<vector>
#include<algorithm>

class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int val1, int val2)
    {
        return val1 > val2;
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);

    sort(v.begin(), v.end());
    for(auto i: v)
    {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    //使用函数对象改变算法策略，变为排序规则为从大到小
    sort(v.begin(), v.end(),MyCompare());
    cout << "-----------------" << endl;
    sort(v.begin(), v.end());
    for(auto i: v)
    {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
}

参数只有两个的谓词，成为二元谓词。

3. 内建函数对象

内建函数对象意义：

• STL内建了一些函数对象

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，需要引入头文件#include<functional>

3.1 算术仿函数

功能描述：

• 实现四则运算
• 其中negate是一元运算，其它都是二元运算

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

negate<int>n;//取反仿函数
cout << n(50) << endl;//-50

plus<int>p;//加法仿函数，模板类型只写一个！
cout << p(10, 20) << endl;//30

3.2 关系仿函数

功能描述：

• 实现关系对比

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

#include<functional>
#include<vector>
#include<algorithm>

class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int v1, int v2)
    {
        return v1 > v2;
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    v.push_back(50);

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //降序
    sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //使用内建函数
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

3.3 逻辑仿函数

功能描述：（其实很不常用）

• 实现逻辑运算

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

#include<functional>
#include<vector>
#include<algorithm>

void test01()
{
    vector<bool>v;
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);

    for (vector<bool>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //利用逻辑非，将容器v搬运到容器v2中，并执行取反操作
    vector<bool>v2;
    v2.resize(v.size());//目标容器必须先开辟足够大的内存空间！！
    transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());
    //原容器的起始迭代器，原容器的结束迭代器，目标容器的起始迭代器，仿函数

    for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

利用了内置算法transform(原容器的起始迭代器, 原容器的结束迭代器, 目标容器的起始迭代器, 仿函数类名<T>())实现了从原容器到目标容器的搬运操作，但要记得需要先为目标容器开辟足够大小的内存空间才可以搬运！