C++ 提高篇 7 之 STL 函数对象

• 函数对象
• —— 函数对象的使用
• 谓词
• —— 一元谓词
• —— 二元谓词
• 内建函数对象
• —— 算术仿函数
• —— 关系仿函数
• —— 逻辑仿函数

概念

1. 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
2. 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

特点

1. 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，也可以有返回值

#include 
using namespace std;

class addTwoNum {
public:
	int operator()(int num1, int num2) {
		cout << "二数相加结果为：";
		return num1 + num2;
	}
};

int main() {

	// 1. 函数对象在调用时可以有参数和返回值
	addTwonum add; // 创建函数对象
	cout << add(1, 3) << endl; // 使用函数对象
	// outputs:二数相加结果为：4

	system("pause");
	return 0;
}

2. 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

#include 
using namespace std;

class addTwoNum {
public:
	addTwoNum() {
		this->index = 0;
	}
	int operator()(int num1, int num2) {
		index++;
		return num1 + num2;
	}

	int index;
};

int main() {

	// 2. 函数对象也可以有自己的状态
	addTwonum add; // 创建函数对象
	// 使用函数对象 -- 并调用三次
	add(1, 4);
	add(1, 7);
	add(1, 8);
	// 利用函数对象自己的状态打印出被调用的次数
	cout << "add 调用次数：" << add.index << endl; // add 调用次数：3

	system("pause");
	return 0;
}

3. 函数对象可以作为参数传递

#include 
using namespace std;

class addTwoNum {
public:
	int operator()(int num1, int num2) {
		return num1 + num2;
	}
};

// 函数
void Add(addTwonum &add, int num1, int num2) {
	cout << "二数相加结果为：" << add(num1, num2) << endl;
}

int main() {

	// 3. 函数对象可以作为参数传递
	addTwonum add; // 创建函数对象
	Add(add, 1, 3); // 二数相加结果为：4

	system("pause");
	return 0;
}

概念

1. 返回 bool 类型的仿函数称为谓词
2. 如果 operator() 接收一个参数，称为一元谓词
3. 如果 operator() 接收二个参数，称为二元谓词

#include 
using namespace std;
#include 
#include 

class greaterFive {
public:
	// 一元谓词
	bool operator()(int num) {
		return num > 5; // 大于 5 则返回 true
	}
};

int main() {

	vector v;
	v.push_back(5);
	v.push_back(7);
	v.push_back(9);
	v.push_back(1);

	// 查找容器中有没有大于 5 的数
	// 利用算法 find_if -- 返回迭代器指向位置 pos (目前不要求掌握)
	// greaterFive() 为匿名函数对象
	vector::iterator pos = find_if(v.begin(), v.end(), greaterFive());
	if (pos != v.end()) {
		cout << "存在大于 5 的数：" << *pos << endl; // 存在大于 5 的数：7
	}
	else {
		cout << "不存在大于 5 的数" << endl;
	}


	system("pause");
	return 0;
}

#include 
using namespace std;
#include 
#include 

class MyCompare {
public:
	// 二元谓词 -- 降序
	bool operator()(int num1, int num2) {
		return num1 > num2;
	}
};

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

int main() {

	vector v;
	v.push_back(5);
	v.push_back(7);
	v.push_back(9);
	v.push_back(1);

	// 排序之前
	PrintVector(v); // 5 7 9 1

	// 算法 sort 将 v 进行排序(默认升序)
	sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
	
	// 排序之后
	PrintVector(v); // 9 7 5 1

	system("pause");
	return 0;
}

概念

STL 内建了一些函数对象

分类

1. 算术仿函数
2. 关系仿函数
3. 逻辑仿函数

用法

1. 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
2. 使用内建函数对象，需要引入头文件 #include

功能描述

1. 实现四则运算
2. 其中 negate 是一元运算，其它都是二元运算

仿函数原型

1. template T plus // 加法仿函数
2. template T minus // 减法仿函数
3. template T multilies // 乘法仿函数
4. template T divides // 除法仿函数
5. template T modulus // 取模仿函数
6. template T negate // 取反仿函数

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 1. 一元运算
	negate n;
	cout << n(100) << endl; // -100

	// 2. 二元运算
	// 加法
	plus p;
	cout << p(1, 5) << endl; // 6
	// 减法
	minus m;
	cout << m(5, 6) << endl; // -1
	// 乘法
	multiplies ml;
	cout << ml(5, 7) << endl; // 35
	// 除法
	divides d;
	cout << d(9, 4) << endl; // 2
	// 取模
	modulus md;
	cout << md(5, 4) << endl; // 1

	system("pause");
	return 0;
}

功能描述

实现关系对比

仿函数原型

1. template bool equal_to // 等于
2. template bool not_equal // 不等于
3. template bool greater // 大于
4. template bool greater_equal // 大于等于
5. template bool less // 小于
6. template bool less_equal // 小于等于

#include 
using namespace std;
#include 
#include 
#include 

int main() {

	// 1. 是否相等
	equal_to e;
	if (e(1, 1)) {
		cout << "二数相等！" << endl; // 二数相等！
	}

	// 2. 用于排序
	vector v;
	v.push_back(5);
	v.push_back(7);
	v.push_back(9);
	v.push_back(1);
	// 用仿函数实现降序排列
	sort(v.begin(), v.end(), greater());
	// sort(v.begin(), v.end(), MyCompare()); 
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " "; // 9 7 5 1
	}
	cout << endl; 

	system("pause");
	return 0;
}

功能描述

实现逻辑运算

仿函数原型

1. template bool logical_and // 逻辑与
2. template bool logical_or // 逻辑或
3. template bool logical_not // 逻辑非

#include 
using namespace std;
#include 
#include 
#include 

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

int main() {

	vector v;
	v.push_back(true);
	v.push_back(false);
	v.push_back(false);
	v.push_back(true);

	// 1. 逻辑与
	logical_and l_a;
	if (l_a(1, 1)) {
		cout << "二数的逻辑与运算为 true！" << endl; // 二数的逻辑与运算为 true！
	}

	PrintVector(v); // 1 0 0 1

	// 2. 利用逻辑非，将容器 v 搬运到容器 v1 中，并执行取反操作
	vector v1;
	v1.resize(v.size());
	transform(v.begin(), v.end(), v1.begin(), logical_not());
	PrintVector(v1); // 0 1 1 0

	system("pause");
	return 0;
}