STL源码剖析—仿函数（函数对象）

第七章 仿函数（函数对象）

7.1 仿函数概观

• 什么是仿函数（函数对象）？

  就实现观点而言，仿函数实际上是一个“行为类似函数”的对象，为了能够“行为类似函数”，其类别定义中必须自定义（重载、重写）operator()运算符。

  简单点说，仿函数就是一个对象，只不过是重载了operator（）运算符，并且可以保存状态。

• 为什么要使用仿函数而不使用函数指针呢？
  原因在于函数指针不能满足STL对抽象性的要求，也不能和配接器adapter搭配，产生更加灵活的变化。

• 运用系统的仿函数必须包括头文件：

• STL仿函数的分类：

  • 操作数分类：
    • 一元仿函数
    • 二元仿函数
  • 功能分类
    • 算术运算
    • 关系运算
    • 逻辑运算

7.2 可配接的关键

为了能够拥有配接能力，每一个仿函数必须定义自己的响应型别。这些型别是为了让配接器能够取出，获得仿函数的某些信息。

• 任何仿函数，若想要拥有与配接器配接的能力，就必须继承其中的任意一个class
• 中定义的两个仿函数：
  • unary_function

    //一元仿函数
    template 
    struct unary_function{
      typedef Arg argument_type;
      typedef Result result_type;
    }
    

  • binary_function

    //二元仿函数
    template 
    struct binary_function{
      typedef Arg1 firs_argument_type;
      typedef Arg2 second_argument_type;
      typedef Result result_type;
    }
    

7.4 算术类仿函数

• STL内建的“算术类仿函数”

  • STL内建

    • 加法：plus
    • 减法：minus
    • 乘法：multiplies
    • 除法：divides
    • 模取：modulus
    • 否定：negate

  • 加法：plus

    template 
    struct plus:public binary_function{
      T operator()(const T & x,const T & y) const {return x + y;}
    };
    

  • 减法：minus

    template 
    struct minus:public binary_function{
      T operator()(const T & x,const T & y) const {return x - y;}
    };
    

  • 乘法：multiplies

    tmeplate
    struct muliplies:public binary_function{
      T operator()(const T & x,const T & y) const {return x * y;}
    };
    

  • 除法：divides

    tmeplate
    struct divides:public binary_function{
      T operator()(const T & x,const T & y) const {return x / y;}
    };
    

  • 模取：modulus

    tmeplate
    struct modulus:public binary_function{
      T operator()(const T & x,const T & y) const {return x % y;}
    };
    

  • 否定：negate

    tmeplate
    struct negate:public unary_function{
      T operator()(const T & x) const {return -x;}
    };
    

  • 证同元素

    所谓“运算op的证同元素”，意思是数值A若与该元素做op运算，会得到A自己。例如加法的证同元素是0，任何元素加上0都是自己本身。乘法的证同元素是1，任何元素乘1都为元素本身。

    • 这些函数并非STL规格的一员，但许多STL实现都有他们。

      template
      inline
      T identity_element(plus)
      {return T(0);}
      
      template
      inline
      T identity_element(multiplies)
      {return T(1);}
      

7.4 关系运算类仿函数

• STL内建的“关系运算仿函数”
  • STL内建的所有
    • 等于：equal_to
    • 不等于：not_equal_to
    • 大于：greater
    • 大于或等于：greater_equal
    • 小于：less
    • 小于或等于：less_equal
  • 等于：equal_to

  template
  struct equal_to:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x == y;}
  }
  

  • 不等于：not_equal_to

  template
  struct not_equal_to:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x != y;}
  }
  

  • 大于：greater

  template
  struct greater:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x > y;}
  }
  

  • 大于或等于：greater_equal

  template
  struct greater_equal:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x >= y;}
  }
  

  • 小于：less

  template
  struct less:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x < y;}
  }
  

  • 小于或等于：less_equal

  template
  struct less_equal:public binary_function{
    bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x <= y;}
  }
  

逻辑运算符仿函数

• STL内建的“逻辑运算符仿函数”支持And，Or，Not三种。
  • STL内建
    • 逻辑运算And：logical_and
    • 逻辑运算Or：logical_or
    • 逻辑运算Not：logical_not
  • 逻辑运算And：logical_and

    template
    struct logical_and:public binary_function{
      bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x&&y;}
    }
    

  • 逻辑运算Or：logical_or

    template
    struct logical_or:public binary_function{
      bool operator()(const T & x,const T & y) const {return x||y;}
    }
    

  • 逻辑运算Not：logical_not

    template
    struct logical_not:public unary_function{
      bool operator()(const T & x) const {return !x;}
    }
    

证同（identity）、选择（select）、投射（project）

//证同函数。任何数值通过此函数后，不会有任何改变
//此式运用于,用来指定RB-tree所需的KeyOfValue op
//set元素键值即实值，所以采用identity
template 
struct identity : public unary_function{
  const T& operator()const T& x) const { return x; }
}

//选择函数：接收一个pair，返回其第一元素
//此式运用于,用来指定RB-tree所需的KeyOfValue op
//由于map系以pair元素的第一元素为其键值，所以采用select1st
template 
struct select1st : public unary_function
{
  const typename Pair::first::first_type& operator()(const Pair& x)const{
    return x.first;
  }
}

//选择函数：接收一个Pair，传回其第二元素
//SGI STL未运用此式
template 
struct select2nd : public unary_function
{
  const typename Pair::first::second_type& operator()(const Pair& x)const{
    return x.second;
  }
}

//投射函数：传回第一参数，忽略第二参数
//SGI STL未运用此式
template
struct project1st : public binary_function{
  Arg1 operator()(const Arg1& x,const Arg2&)const{ return x; }
}

//投射函数：传回第二参数，忽略第一参数
//SGI STL未运用此式
template
struct project2nd : public binary_function{
  Arg1 operator()(const Arg1&,const Arg2& y)const{ return y; }
}