关于C++仿函数

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描述

【导读】:在我们日常编码中会发现有些功能代码,会不断的在不同的成员函数中用到,但是又不好将这些代码独立成一个成员函数。解决办法之一就是写一个公共的函数,不过函数用到的一些变量,就可能会成为全局变量。再说为了复用这么一段代码,就要单立出一个函数,也不是很好维护。此时就可以用到仿函数了。

以下是正文

引入仿函数(functor)原因

先考虑一个简单的例子:假设有一个vector《string》,你的任务是统计长度小于5的string的个数,如果使用count_if函数的话,你的代码可能长成这样:

bool LengthIsLessThanFive(const string& str){ return str.length() 《 5; }int res=count_if(vec.begin(), vec.end(), LengthIsLessThanFive);

其中count_if函数的第三个参数是一个函数指针,返回一个bool类型的值。一般的,如果需要将特定的阈值长度也传入的话,我们可能将函数写成这样:

bool LenthIsLessThan(const string& str, int len) { return str.length() 《 len;}

这个函数看起来比前面一个版本更具有一般性,但是他不能满足count_if函数的参数要求:count_if要求的是unary function(仅带有一个参数)作为它的最后一个参数。所以问题来了,怎么样找到以上两个函数的一个折中的解决方案呢?

这个问题其实可以归结于一个data flow的问题,要设计这样一个函数,使其能够access这个特定的length值,回顾我们已有的知识,有三种解决方案可以考虑:

(1)函数的局部变量:

局部变量不能在函数调用中传递,而且caller无法访问。

(2)函数的参数:

这种方法我们已经讨论过了,多个参数不适用于count_if函数。

(3)全局变量:

我们可以将长度阈值设置成一个全局变量,代码可能像这样:

int maxLength;bool LengthIsLessThan(const string& str) { return str.length() 《 maxLength;}int res=count_if(vec.begiin(), vec.end(), LengthIsLessThan);

这段代码看似很不错,实则不符合规范,更重要的是,它不优雅。原因有以下几点要考虑:

(1)容易出错:

为什么这么说呢,我们必须先初始化maxLength的值,才能继续接下来的工作,如果我们忘了,则可能无法得到正确答案。此外,变量maxLength和函数LengthIsLessThan之间是没有必然联系的,编译器无法确定在调用该函数前是否将变量初始化,给码农平添负担。

(2)没有可扩展性:

如果我们每遇到一个类似的问题就新建一个全局变量,尤其是多人合作写代码时,很容易引起命名空间污染(namespace polution)的问题;当范围域内有多个变量时,我们用到的可能不是我们想要的那个。

(3)全局变量的问题:

每当新建一个全局变量,即使是为了coding的便利,我们也要知道我们应该尽可能的少使用全局变量,因为它的cost很高;而且可能暗示你这里有一些待解决的优化方案。

仿函数(functor)介绍

说了这么多,还是要回到我们原始的那个问题,有什么解决方案呢?答案当然就是这篇blog的正题部分:仿函数。

我们的初衷是想设计一个unary function,使其能做binary function的工作,这看起来并不容易,但是仿函数能解决这个问题。

先来看仿函数的通俗定义:仿函数(functor)又称为函数对象(function object)是一个能行使函数功能的类。仿函数的语法几乎和我们普通的函数调用一样,不过作为仿函数的类,都必须重载operator()运算符,举个例子:

class Func{ public: void operator() (const string& str) const { cout《《str《《endl; }};Func myFunc;myFunc(“helloworld!”);

》》》helloworld!

仿函数其实是上述解决方案中的第四种方案:成员变量。成员函数可以很自然的访问成员变量:

class StringAppend{ public: explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){} void operator() (const string& str) const{ cout《《str《《‘ ’《《ss《《endl; } private: const string ss; }; StringAppend myFunc(“is world”); myFunc(“hello”);

》》》hellois world

我相信这个例子能让你体会到一点点仿函数的作用了;它既能像普通函数一样传入给定数量的参数,还能存储或者处理更多我们需要的有用信息。

让我们回到count_if的问题中去,是不是觉得问题变得豁然开朗了?

class ShorterThan { public: explicit ShorterThan(int maxLength) : length(maxLength) {} bool operator() (const string& str) const { return str.length() 《 length; } private: const int length;};//直接调用即可count_if(myVector.begin(), myVector.end(), ShorterThan(length));

这里需要注意的是,不要纠结于语法问题:ShorterThan(length)似乎并没有调用operator()函数?其实它调用了,创建了一个临时对象。你也可以自己加一些输出语句看一看。

这篇博文就先记到这里了,仿函数也在STL中大量涉及到,不彻底弄懂仿函数的问题看到STL源码就会一头包。后续可能再分享一些关于functor的资料和个人学习心得。

-END-

来源 | dnbc66

责任编辑:haq

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