STL函数对象-C++

1. 函数对象

1.1 函数对象概念

概念：

• 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
• 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

1.2 函数对象使用

特点：

• 函数对象在使用的时候，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
• 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

因为函数对象本质是一个类，所以类的内部可以拥有一些成员属性来记录它的一些状态。

• 函数对象可以作为参数传递。

#include 
#include 
using namespace std;

class MyAdd {
public:
	MyAdd() {
		this->count = 0;
	}
	int operator()(int v1, int v2) {
		count++;
		return v1 + v2;
	}

public:
	int count;//内部自己的状态
};

int doAdd(MyAdd& add, int v1, int v2) {
	return add(v1, v2);
}


int main() {
	MyAdd myAdd;
	int ret = myAdd(10, 20);//1.
	cout << ret << endl;

	cout << myAdd.count << endl;//2.普通函数需要借助外力，使用全局变量或者静态变量记录使用的次数

	doAdd(myAdd, 20, 30);//3.

	return 0;
}

总结：

• 仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递

2. 谓词

2.1 谓词概念

概念：

• 返回bool 类型的仿函数称为谓词
• 如果 operator() 接受一个参数，那么叫做一元谓词
• 如果 operator() 接收两个参数，那么叫做二元谓词

2.2 一元谓词

示例：

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class GreatFive
{
public:
	bool operator()(int val) {
		return val > 5;
	}
};

int main() {
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	//查找容器中有没有大于 5 的数字
	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreatFive());//GreatFive():创建一个匿名的函数对象
	if (it == v.end()) {
		cout << "未找到" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到了大于 5 的数字：" << *it << endl;
	}
	return 0;
}

find_if(first, last, Pred);

• 三个参数：first，last（区间），谓词（Pred）
• 按条件的方式来找一找有没有想要的结果，它会遍历区间取出来每个数据，仿函数判断是否满足条件，返回 真 或 假
• 若存在，函数返回该元素的迭代器；若不存在，返回 end();
• GreatFive():创建一个匿名的函数对象

总结：参数只有一个的谓词，称为一元谓词。

2.3 二元谓词

示例：

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};

int main() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);

	sort(v.begin(), v.end());//排序，默认排序规则为从小到大
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "---------------------------------------------" << endl;

	//使用函数对象，改变算法策略，变为排序规则从大到小
	sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
	
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

总结：参数只有两个的谓词，称为二元谓词。

3. 内建函数对象

3.1 内建函数对象意义

概念：

• STL 内建了一些函数对象

分类：

• 算数仿函数
• 关系仿函数
• 逻辑仿函数

用法：

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

3.2 算数仿函数

功能描述：

• 实现四则运算
• 其中 negate 是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型：

• template T plus //加法仿函数
• template T minus //减法仿函数
• template T multiplies //乘法仿函数
• template T divides //除法仿函数
• template T modulus //取模仿函数
• template T negate //取反仿函数

#include 
#include //内建函数对象的头文件
using namespace std;


int main() {
	negate<int> n;
	cout << n(50) << endl;//1.

	plus<int> p;//默认认为传入相同的数据类型，不允许数据类型不同的两个数相加
	cout << p(2, 10) << endl;

	return 0;
}

总结：使用内建函数对象时，需要引入头文件 #include

3.3 关系仿函数

功能描述：

• 实现关系对比

仿函数原型：

• template bool equal_to //等于
• template bool not_equal_to //不等于
• template bool greater //大于
• template bool greater_equal //大于等于
• template bool less //小于
• template bool less_equal //小于等于

#include 
#include 
#include //内建函数对象的头文件
using namespace std;


int main() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);

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

	cout << "---------------------------------------------" << endl;

	//使用内建函数对象，改变算法策略，变为排序规则从大到小
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());//默认情况下使用 less<>()，排序规则从小到大
	
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	
	return 0;
}

总结：关系仿函数中最常用的就是 greater<> 大于。

3.3 逻辑仿函数

功能描述：

• 实现逻辑运算

仿函数原型：

• template bool logical_and //逻辑与
• template bool logical_or //逻辑或
• template bool logical_not //逻辑非

逻辑仿函数在实际开发中是基本上用不着的，作演示使用。

#include 
#include 
#include //内建函数对象的头文件
#include 
using namespace std;


int main() {
	vector<bool> v;
	v.push_back(true);
	v.push_back(false);
	v.push_back(true);
	v.push_back(false);
	v.push_back(false);

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

	cout << "---------------------------------------------" << endl;

	//利用逻辑非，将容器 v 搬运到容器 v2 中，并执行取反操作
	vector<bool> v2;
	v2.resize(v.size());
	
	transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());//（原容器的begin，原容器的end，目标容器的begin，仿函数）
	//把原容器中的数据都搬到目标容器中。
	//仿函数可以实现在搬运过程中做一些逻辑运算
	
	return 0;
}

transform(原容器的 begin, 原容器的 end, 目标容器的 begin, 仿函数);

• 把原容器中的数据都搬到目标容器中。
• 仿函数可以实现在搬运过程中做一些逻辑运算