C++_标准模板库STL概念介绍3-函数对象

函数对象也叫做函数符（functor）。

函数符是可以以函数方式和( )结合使用的任意对象。

包括函数名，指向函数的指针，重载了()运算符的类对象。

可以这样定义一个类：

class Linear

{

private:

　　double slope;

　　double y0;

public:

　　Linear(double s1_=1, double y_ = 0):slope(s1_),y0(y_)  { }

　　double operator() (double x) {return y0 + slope * x;}

}

重载了()运算符后，就可像使用函数那样使用Linear对象；

Linear f1;

Linear f2(2.5, 10.0);

double y1 = f1(12.5);   // right-hand side is f1.operator( )(12.5)

double y2 = f2(0.4);

接下来讨论另一个例子：

for_each(books.begin(), books.end(), ShowReview);

通常，第3个参数可以是常规函数，也可以是函数符。

现在有个问题，如何声明第3个参数？

不能把它声明为函数指针，因为函数指针指定了参数类型。

由于容器是可以包含任意类型的，所以预先也无法知道应使用哪种类型。

STL是通过模板解决该问题。

for_each的原型看上去就像这样：

template <class InputIterator, class Function>

Function for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f);

ShowReview的原型如下：

void ShowReview(const Review &);

这样标识符ShowReview的类型将为void(*)(const Review &)。这也是赋给模板参数Function的类型。

Function还可以表示具有重载（）运算符的类类型。

最终，for_each()代码将具有一个使用f()的表达式。

在ShowReview示例中，f是指向函数的指针，而f()调用函数。

如果最后的for_each()参数是一个对象，则f()将是调用其重载()运算符的对象。

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一、函数符的概念

生成器是不用参数就可以调用的函数符；

一元函数是用一个参数就可以调用的函数符；

二元函数是用两个参数就可以调用的函数符；

返回bool值的一元函数是谓词；

返回bool值的二元函数是二元谓词；

接下来有一个例子演示类函数符适用的地方。

//functor.cpp  -- using a functor

#include <iostream>
#include <list>
#include <iterator>
#include <algorithm>

template<class T>
class TooBig
{

};

void outint(int n) {std::cout<< n << " ";}

int main()
{
    using std::list;
    using std::cout;
    using std::endl;

    TooBig<int> f100(100);
    int vals[10] = {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
    list<int> yadayada = {vals, vals+10};
    list<int> etcetera = {vals, vals+10}; 

    cout<<"Original lists:
";
    for_each(yadayada.begin(), yadayada.end(), outint);
    cout<<endl;
    for_each(etcetera.begin(), etcetera.end(), outint);
    cout<<endl;
    yadayada.remove_if(f100);
    etcetera.remove_if(TooBig<int>(200));
    cout<<"Trimmed lists:
";
    for_each(yadayada.begin(), yadayada.end(), outint);
    cout<<endl;
    for_each(etcetera.begin(), etcetera.end(), outint);
    cout<<endl; 
    return 0;   
}

再来一个例子：

假设已经有了一个接受两个参数的模板函数：

template <class T>

bool tooBig(const T & val, const T & lim)

{

    return val >lim;

}

则可以使用将它转换为单个参数的函数对象：

template<class T>

class TooBig2

{

private:

    T cutoff;

public:

    TooBig2(const T & t):cutoff(t) { }

    bool operator() (const T & v) {return tooBig<T>(v, cutoff);}

};

即可以这样做：

TooBig2<int> tB100(100);

int x;

cin>>x;

if(tB100(x))

    ...

类函数符TooBig2是一个函数适配器，使函数能够满足不同的接口。

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二、预定义的函数符

STL定义了多个基本函数符，它们执行诸如将两个值相加、比较两个值是否相等操作。

提供这些函数对象是为了支持将函数作为参数的STL函数。

例如，考虑函数transform()，它有两个版本。

第一个版本使用接受4个参数的函数：

　　前两个参数是指定容器区间的迭代器；

　　第3个参数是指定将结果复制到哪里的迭代器；

　　最后一个参数是一个函数符；

　　const int LIM =5;

　　double arr1[LIM] = {36, 39, 42, 45, 48};

　　vector<double> gr8(arr1, arr1+LIM);

　　ostream_iterator<double, char> out(cout, " ");

　　transform(gr8.begin(), gr8.end(), out, sqrt);

第二个版本使用接受5个参数的函数：

　　第3个参数标识第二个区间的起始位置；

　　如果m8是另一个vector<double>对象，mean(double, double)返回两个值的平均值，

　　则下面的代码将输出来自gr8和m8的值的平均值：

　　transform(gr8.begin(), gr8.end(), m8.begin(), out, mean);

现在假设要将两个数组相加，不能将+作为参数，因为对于类型double来说，+是内置的运算符，而不是函数。

可以定义一个将两个数相加的函数，然后使用它：

double add(double x, double y)  {return x+y;}

...

transform(gr8.begin(), gr8.end(), m8.begin(), out, add);

但是这样做的话，就必须为每种类型单独定义一个add函数。更好的办法是定义一个模板（除非STL已经有一个模板了）；

头文件functional定义了多个模板类函数对象，其中包括plus<>()。

因此可以用plus<>类完成常规的相加运算；

#include <functional>

...

plus<double> add;

double y =add(2.2, 3.4);

transform(gr8.begin(), gr8.end(), m8.begin(), out, plus<double>);  //它使得将函数对象作为参数非常方便。

对于所有内置的运算符，STL都提供了等价的函数符。

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三、自适应函数符和函数适配器

 自适应的英文名叫adapter，其实也可以理解成适配器。函数符适配器。

适配的目的是满足将原先不满足要求的函数符，适配成满足要求的。就像是插座转换器一样。

例如：

transform只能接受一元函数参数。

multiplies()函数符可以执行乘法运算符， 但是它是二元函数。

因此需要函数适配器，将接受2个参数的函数符转换为接受1个参数的函数符。

前面的示例TooBig2提供了这种方法。即用定义类函数符的方法。

那么是否能将这个过程自动化呢？是可以的。

就叫做自动化适配。

STL使用binder1st和binder2nd类自动完成这一过程。

它们将自适应二元函数转换为自适应一元函数。

而且前提是被适配的函数符必须是自适应的。自动化适配。

接下来看一个例子：

binder1st(f2, val) f1;

这样的话f1(x)等价于f2(val,x)；

f2被适配，当然f2必须是一个自适应函数时，才能实现。

这样看上去还是有点麻烦，STL提供了函数bind1st()，以简化binder1st类的使用。

bind1st(multiples<double>(), 2.5);

将gr8中的每个元素与2.5相乘，并显示结果的代码如下：

transform(gr8.begin(), gr8.end(), out, bind1st(multiples<double>(), 2.5));

#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <functional>

void Show(double);
const int LIM = 6;


int main()
{
       using namespace std;
    double arr1[LIM] = {28, 29, 30, 35, 38, 59};
    double arr2[LIM] = {63, 65, 69, 75, 80, 99};
    vector<double> gr8(arr1, arr1+LIM);
    vector<double> m8(arr2, arr2+LIM);
    cout.setf(ios_base::fixed);
    cout.precision(1);
    cout<<"gr8:	";
    for_each(gr8.begin(), gr8.end(), Show);
    cout<<endl;
    cout<<"m8: 	";
    for_each(m8.begin(), m8.end(), Show);
    cout<<endl;
    
    vector<double> sum(LIM);
    transform(gr8.begin(), gr8.end(), m8.begin(), sum.begin(), plus<double>());
    cout<<"sum: 	";
    for_each(sum.begin(), sum.end(), Show);
    cout<<endl;
    
    vector<double> prod(LIM);
    transform(gr8.begin(), gr8.end(), m8.begin(), prod.begin(), bind1st(multiplies<double>(), 2.5));
    cout<<"prod: 	";
    for_each(prod.begin(), prod.end(), Show);
    cout<<endl;    
   return 0;
}

void Show(double v)
{
    std::cout.width(6);
    std::cout<< v <<' ';
}