4. STL学习笔记--函数对象（仿函数）

妖狐艹你老母 2022-04-13 13:07 272阅读 0赞

一、实验内容

1.1 知识点

*  函数对象概述
 *  预定义函数对象
 *  辅助函数对象
 *  适配器
 *  函数对象使用方法

1.2 实验环境

*  g++
 *  ubuntu 16.04

1.3 代码获取

可以通过以下链接获取本课程的源码内容，本次实验内容主要包含在文件`Functional.h`。

//获取代码
    wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1166/mySTL.zip
    
    //解压文件到Code目录
    unzip -q mySTL.zip -d ./Code/

二、函数对象概述

函数对象是重载函数调用操作符的类的对象。即函数对象是行为类似函数的对象，又称仿函数，是一个能被当做普通函数来调用的对象。

函数对象与函数指针相比，有两个优点：第一是编译器可以内联执行函数对象的调用；第二是函数对象内部可以保持状态。

STL 中的众多算法，非常依赖于函数对象处理容器的元素。所以 STL 预定义了许多函数对象、谓词和适配器。

三、预定义和辅助函数对象

我们可以在 `Functional.h` 中预定义一些函数对象，以方便在以后的实验中直接调用。

首先在 `include` 目录下创建 `Functional.h`。

*  unary\_function: 作为一元函数对象的基类，只定义了参数和返回值的类型

template<class T>
    struct unary_function {
        typedef T argumant_type;
        typedef T result_type;
    };

*  binary\_function:作为二元函数基类，只定义了参数和返回值的类型

template<class T>
    struct binary_function {
        typedef T first_argument_type;
        typedef T second_argument_type;
        typedef T result_type;
    };

*  less:用于返回较小值

template<class T>
    struct less{
        typedef T first_argument_type;
        typedef T second_argument_type;
        typedef bool result_type;
    
        result_type operator()(const first_argument_type& x, const second_argument_type& y){
            return x < y;
        }
    };

*  equal\_to: 判断是否相等

template<class T>
    struct equal_to{
        typedef T first_argument_type;
        typedef T second_argument_type;
        typedef bool result_type;
        result_type operator()(const first_argument_type& x, const second_argument_type& y){
            return x == y;
        }
    };

*  identity: 验证同一性

template <class T>
    struct identity : public unary_function<T> {
        const T& operator()(const T& x) const {return x;}  //函数调用操作符
    };

*  select1st: 返回键值，在 map 中会用到

template <class T>
    struct select1st : public unary_function<T, typename T::first_type> {
        const typename T::first_type& operator()(const T& x) const {return x.first;}

四、适配器

函数对象适配器本质上任然是一个函数；函数对象适配器提供了对函数对象或者普通函数的操作，使其能够根据我们的需求来修改函数对象或者普通函数的功能。

使用函数对象适配器的步骤:

（1）首先让自定义的函数对象 public 继承一个父类。这里有两个选择：binary\_function 和 unary\_function。如果有两个参数选择前者。

（2）定义一个函数对象作为参数传入函数对象适配器。常见的函数对象适配器有:

*  绑定适配器 bind1st bind2nd (bind1st 绑定第一个参数, bind2nd 绑定第二个参数)
 *  取反适配器 not1 not2 (not1 作用于一元函数对象，not2 作用于二元函数对象)
 *  普通函数适配器 ptr\_fun
 *  作用于类中方法的适配器 mem\_fun mem\_fun\_ref

（3）加 const

五、实例测试

我们在上面讲了预定义函数对象和适配器，在下面我们就来演示预定义函数和适配器的搭配。我们在 `Test` 文件夹下建立 `functionaltest.cpp`，在这里需要用到 vector 容器来测试，关于`Vector` 容器的内容，我们将在后面的实验中给大家讲解，这里我们直接使用 `Vector.h`的内容。该文件可以通过下载课程源码找到。

#include <iostream>
    #include "Vector.h"
    #include "Functional.h"
    
    using namespace std;
    
    class compare:public binary_function<int,int,bool>{//用于接收两个参数
    public:
        bool operator()(int i, int num) const {
            return i > num;
        }
    };
    
    class comparetonum:public unary_function<int,bool>{//用于接收一个参数
    public:
        bool operator()(int i) const {
            return i > 5;
        }
    };
    
    void print(int i,int j)//普通函数对象
    {
        if (i > j){
            cout << i << " ";
        }
    }
    
    int main(){
    
        mySTL::vector <int> vec;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            vec.push_back(i + 1);
        }
    
        mySTL::vector<int>::iterator it = find_if(vec.begin(), vec.end(), bind2nd(compare(),6));//找出大于6的第一个数
        if (it == vec.end())
        {
            cout << "cannot find the number!" << endl;
        }
        else
        {
            cout << "find num: " << *it << endl;
        }
    
        mySTL::vector<int>::iterator rit = find_if(vec.begin(), vec.end(), not1(comparetonum()));  //取反适配器的用法，找出小于5的第一个数
        if (rit == vec.end())
        {
            cout << "cannot find the number!" << endl;
        }
        else
        {
            cout << "find num: " << *rit << endl;
        }
    
        mySTL::vector<int> vec1;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            vec1.push_back(i);
        }
    
        cout<<"The num larger than 5: ";
        mySTL::for_each(vec1.begin(), vec1.end(), bind2nd(ptr_fun(print),5)); //使用ptr_fun将普通函数转换为函数对象，然后给函数对象绑定参数。
        cout << endl;
    
        return 0;
    }

执行命令：

g++ functionaltest.cpp -std=c++11 -o functionaltest -I ../include

![此处输入图片的描述][wm]

六、总结

通过本次实验，我们已经实现了预定义函数对象，并且通过了测试。接下来我们总结一下：

*  函数对象是重载了“()”操作符的普通类对象，因此从语法上讲，函数对象与普通的函数行为类似。
 *  函数对象的优点是可以在内部修改而不改动外部接口，所以非常方便，节省了不少开发时间。

[wm]: /images/20220413/81c90a3196d84d5687687b734345b0a5.png