分析stl function objects模块

分析stl function objects模块

从SGI的STl文档来看，STL functor(function object)模块主要分为两个部分：预先定义的functor
以及functor adaptors。除此之外，为了使客端程序员写出适用于functor adaptor的functor，STL
又定义了一系列基本上只包含typedef的空类型(例如unary_function)。用户只需要派生这些类，即
可让自己写的functor被functor adaptor使用。以下称类基类型为base functor。

base functor包括: unary_function, binary_function,分别表示只有一个参数的函数和有两个参数
的函数。实际上STL里还有一个所谓的generator，代表没有参数的函数。因为STL泛型算法一般最多
只会使用两个参数的函数，所以这里并没有定义更多参数的base functor。

可被functor adaptor使用的functor又称为adaptable function，根据参数的个数，会被命名为诸如
adaptable unary function, adaptable binary function。

一个返回值为bool的functor又被称为predicate，可被用于functor adaptor的predicate被称为
adaptable predicate。其实所谓的adaptable，只需要在类型内部typedef一些类型即可，一般包括
first_argument_type, second_argument_type, result_type。functor adaptor会使用这些定义。

预定义的functors都是些很简单的functor，基本上就是封装诸如plus, minus, equal_to之类的算术
运算，列举一个predefined functor的代码：
 

template  < class  _Tp >
   struct  plus :  public  binary_function < _Tp, _Tp, _Tp >
   {
     _Tp operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const   
     { 
         return __x + __y; 
     }    
  } ;

因为从binary_function(即我所谓的base functor)派生，因此这些predefined functor也是adaptable
function。

functor adaptors里有很多有趣的东西，其实functor adaptor也是一些functor(从SGI的观点来看，一般
的C函数，函数指针都算作functor)。所不同的是，他们通常会适配(adapt)一种functor到另一种。例如：
std::binder1st，严格地说它是一个函数模板，它会把一个adaptable binary function转换为一个
adaptable unary function，并绑定一个参数。又如: std::ptr_fun，它会将一个只有一个参数的C函数
适配成一个pointer_to_unary_function的functor。

下面列举一些具体的代码：
关于base functor，基本上就只有unary_function, binary_function :
 

template  < class  _Arg,  class  _Result >
   struct  unary_function
   {
      typedef _Arg argument_type;                    
      typedef _Result result_type; 
  } ;
  

关于predefined functor，如之前列举的plus一样，再列举一个：

template  < class  _Tp >
  struct  greater :  public  binary_function < _Tp, _Tp,  bool >
  {      
     bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const
     { 
         return __x > __y; 
     }    
 } ;

 
关于functor adaptors，也是我觉得比较有趣的部分，多列举几个：

template  < class  _Operation,  class  _Tp >
  inline binder1st < _Operation >
  bind1st( const  _Operation &  __fn,  const  _Tp &  __x)
   {
      typedef typename _Operation::first_argument_type _Arg1_type;
      return binder1st<_Operation>(__fn, _Arg1_type(__x));
  }
  

 
bind1st返回的binder1st定义为：

 template  < class  _Operation >
   class  binder1st :  public  unary_function < typename _Operation::second_argument_type, 
  typename _Operation::result_type >
   {
  protected:
      _Operation op;
      typename _Operation::first_argument_type value;
  public:
      binder1st(const _Operation& __x, const typename _Operation::first_argument_type& __y): 
        op(__x), value(__y) 
      {}
      typename _Operation::result_type 
      operator()(const typename _Operation::second_argument_type& __x) const
      { 
         return op(value, __x); 
      }
     typename _Operation::result_type 
     operator()(typename _Operation::second_argument_type& __x) const
     { 
        return op(value, __x); 
     }
  } ;

 
值得一提的是，ptr_fun以及相关的pointer_to_unary_function, pointer_to_binary_function，基本上
就是用来绑定C函数的组件，不过这里采用了很基础的模板技术，因此只实现了绑定一个参数和两个参数
的C函数。这种组件类似于loki中的functor，以及boost中的bind，只是功能弱很多。与之相关的还有
mem_fun, mem_fun_ref, mem_fun1, mem_fun1_ref等，这些都是用于绑定成员函数的。另一方面，与其说
是绑定，还不如说适配，即将函数适配为functor(特指重载operator()的类)。( Mem_fun_t is an adaptor
 for member functions )采用这些(ptr_fun, mem_fun之类的东西)组件，客端程序员可以很容易地将各种
运行体(Kevin似乎很喜欢发明各种名字)(C函数、成员函数)适配成functor，从而与STL泛型算法结合。
例如, SGI文档中给出的mem_fun例子：

 

struct  B  {
 virtual void print() = 0;
} ;

struct  D1 :  public  B  {
 void print() { cout << "I'm a D1" << endl; }
} ;

struct  D2 :  public  B  {
 void print() { cout << "I'm a D2" << endl; }
} ;

int  main()
{
 vector<B*> V;

 V.push_back(new D1);
 V.push_back(new D2);
 V.push_back(new D2);
 V.push_back(new D1);

 for_each(V.begin(), V.end(), mem_fun(&B::print));
}

 

 

注：以上分析基于dev-cpp中自带的stl，源代码见stl_functional.h。