1. 程式人生 > >c++中仿函式的理解

c++中仿函式的理解

先考慮一個簡單的例子:假設有一個vector<string>,你的任務是統計長度小於5的string的個數,如果使用count_if函式的話,你的程式碼可能長成這樣:

1 bool LengthIsLessThanFive(const string& str) {
2      return str.length()<5;    
3 }
4 int res=count_if(vec.begin(), vec.end(), LengthIsLessThanFive);

  其中count_if函式的第三個引數是一個函式指標,返回一個bool型別的值。一般的,如果需要將特定的閾值長度也傳入的話,我們可能將函式寫成這樣:

1 bool LenthIsLessThan(const string& str, int len) {
2     return str.length()<len;
3 }

  這個函式看起來比前面一個版本更具有一般性,但是他不能滿足count_if函式的引數要求:count_if要求的是unary function(僅帶有一個引數)作為它的最後一個引數。所以問題來了,怎麼樣找到以上兩個函式的一個折中的解決方案呢?

  這個問題其實可以歸結於一個data flow的問題,要設計這樣一個函式,使其能夠access這個特定的length值,回顧我們已有的知識,有2種解決方案可以考慮:

1、函式的引數;

  這種方法我們已經討論過了,多個引數不適用於count_if函式。

2、全域性變數;

  我們可以將長度閾值設定成一個全域性變數,程式碼可能像這樣:

1 int maxLength;
2 bool LengthIsLessThan(const string& str) {
3     return str.length()<maxLength;
4 }
5 int res=count_if(vec.begiin(), vec.end(), LengthIsLessThan);

  這段程式碼看似很不錯,實則不符合規範,剛重要的是,它不優雅。原因有以下幾點要考慮:

1、容易出錯;

  為什麼這麼說呢,我們必須先初始化maxLength的值,才能繼續接下來的工作,如果我們忘了,則可能無法得到正確答案。此外,變數maxLength和函式LengthIsLessThan之間是沒有必然聯絡的,編譯器無法確定在呼叫該函式前是否將變數初始化,給碼農平添負擔。

2、沒有可擴充套件性;

  如果我們每遇到一個類似的問題就新建一個全域性變數,尤其是多人合作寫程式碼時,很容易引起名稱空間汙染(namespace polution)的問題;當範圍域內有多個變數時,我們用到的可能不是我們想要的那個。

3、全域性變數的問題;

  每當新建一個全域性變數,即使是為了coding的便利,我們也要知道我們應該儘可能的少使用全域性變數,因為它的cost很高;而且可能暗示你這裡有一些待解決的優化方案。

  說了這麼多,還是要回到我們原始的那個問題,有什麼解決方案呢?答案當然就是這篇blog的正題部分:仿函式。

  我們的初衷是想設計一個unary function,使其能做binary function的工作,這看起來並不容易,但是仿函式能解決這個問題。

  先來看仿函式的通俗定義:仿函式(functor)又稱為函式物件(function object)是一個能行使函式功能的類。仿函式的語法幾乎和我們普通的函式呼叫一樣,不過作為仿函式的類,都必須過載operator()運算子,舉個例子:

1 class Func{
2     public:
3         void operator() (const string& str) const {
4             cout<<str<<endl;
5         }
6 };
1 Func myFunc;
2 myFunc("helloworld!");
>>>helloworld!

  仿函式其實是上述解決方案中的第四種方案:成員變數。成員函式可以很自然的訪問成員變數:

 1 class StringAppend{
 2     public:
 3         explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){}
 4 
 5         void operator() (const string& str) const{
 6              cout<<str<<' '<<ss<<endl;
 7         }
 8     
 9     private:
10         const string ss;  
11 };
12 
13 StringAppend myFunc("is world");
14 myFunc("hello");
>>>hellois world

  我相信這個例子能讓你體會到一點點仿函式的作用了;它既能想普通函式一樣傳入給定數量的引數,還能儲存或者處理更多我們需要的有用資訊。

  讓我們回到count_if的問題中去,是不是覺得問題變得豁然開朗了?

1 class ShorterThan {
2     public:
3         explicit ShorterThan(int maxLength) : length(maxLength) {}
4         bool operator() (const string& str) const {
5             return str.length() < length;
6         }
7     private:
8         const int length;
9 };
1 count_if(myVector.begin(), myVector.end(), ShorterThan(length));//直接呼叫即可

  這裡需要注意的是,不要糾結於語法問題:ShorterThan(length)似乎並沒有呼叫operator()函式?其實它呼叫了,建立了一個臨時物件。你也可以自己加一些輸出語句看一看。

  這篇博文就先記到這裡了,仿函式也在STL中大量涉及到,不徹底弄懂仿函式的問題看到STL原始碼就會一頭包。後續可能再分享一些關於functor的資料和個人學習心得。

轉發原因:這個用例對仿函式的用處解釋的比較清楚,其實相比用函式指標去處理,仿函式多了很多的靈活性,而且STL中也預先實現了一些仿函式,需要包標頭檔案#include<functional>

===========2017.9.18補充=============
在c++11裡面可以通過lambda表示式解決上述問題:

#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;
int main()
{
    std::vector<int> c{ 1, 5, 3, 4, 5, 6, 7 };
    int x = 5;
    int k=std::count_if(c.begin(), c.end(), [x](int n){return x == n; });
    cout << k << endl;
    return 0;
}

比仿函式方便多了:)