C++仿函數(shù)你會(huì)嗎？

【導(dǎo)讀】：在我們?nèi)粘＞幋a中會(huì)發(fā)現(xiàn)有些功能代碼，會(huì)不斷的在不同的成員函數(shù)中用到，但是又不好將這些代碼獨(dú)立成一個(gè)成員函數(shù)。解決辦法之一就是寫(xiě)一個(gè)公共的函數(shù)，不過(guò)函數(shù)用到的一些變量，就可能會(huì)成為全局變量。再說(shuō)為了復(fù)用這么一段代碼，就要單立出一個(gè)函數(shù)，也不是很好維護(hù)。此時(shí)就可以用到仿函數(shù)了。

以下是正文

引入仿函數(shù)（functor）原因

先考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：假設(shè)有一個(gè)vector，你的任務(wù)是統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)度小于5的string的個(gè)數(shù)，如果使用count_if函數(shù)的話(huà)，你的代碼可能長(zhǎng)成這樣：

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

其中count_if函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)是一個(gè)函數(shù)指針，返回一個(gè)bool類(lèi)型的值。一般的，如果需要將特定的閾值長(zhǎng)度也傳入的話(huà)，我們可能將函數(shù)寫(xiě)成這樣：

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

這個(gè)函數(shù)看起來(lái)比前面一個(gè)版本更具有一般性，但是他不能滿(mǎn)足count_if函數(shù)的參數(shù)要求：count_if要求的是unary function（僅帶有一個(gè)參數(shù)）作為它的最后一個(gè)參數(shù)。所以問(wèn)題來(lái)了，怎么樣找到以上兩個(gè)函數(shù)的一個(gè)折中的解決方案呢？

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)可以歸結(jié)于一個(gè)data flow的問(wèn)題，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)函數(shù)，使其能夠access這個(gè)特定的length值，回顧我們已有的知識(shí)，有三種解決方案可以考慮：

（1）函數(shù)的局部變量：

局部變量不能在函數(shù)調(diào)用中傳遞，而且caller無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。

（2）函數(shù)的參數(shù)：

這種方法我們已經(jīng)討論過(guò)了，多個(gè)參數(shù)不適用于count_if函數(shù)。

（3）全局變量：

我們可以將長(zhǎng)度閾值設(shè)置成一個(gè)全局變量，代碼可能像這樣：

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

這段代碼看似很不錯(cuò)，實(shí)則不符合規(guī)范，更重要的是，它不優(yōu)雅。原因有以下幾點(diǎn)要考慮：

（1）容易出錯(cuò)：

為什么這么說(shuō)呢，我們必須先初始化maxLength的值，才能繼續(xù)接下來(lái)的工作，如果我們忘了，則可能無(wú)法得到正確答案。此外，變量maxLength和函數(shù)LengthIsLessThan之間是沒(méi)有必然聯(lián)系的，編譯器無(wú)法確定在調(diào)用該函數(shù)前是否將變量初始化，給碼農(nóng)平添負(fù)擔(dān)。

（2）沒(méi)有可擴(kuò)展性：

如果我們每遇到一個(gè)類(lèi)似的問(wèn)題就新建一個(gè)全局變量，尤其是多人合作寫(xiě)代碼時(shí)，很容易引起命名空間污染（namespace polution）的問(wèn)題；當(dāng)范圍域內(nèi)有多個(gè)變量時(shí)，我們用到的可能不是我們想要的那個(gè)。

（3）全局變量的問(wèn)題：

每當(dāng)新建一個(gè)全局變量，即使是為了coding的便利，我們也要知道我們應(yīng)該盡可能的少使用全局變量，因?yàn)樗腸ost很高；而且可能暗示你這里有一些待解決的優(yōu)化方案。

仿函數(shù)（functor）介紹

說(shuō)了這么多，還是要回到我們?cè)嫉哪莻€(gè)問(wèn)題，有什么解決方案呢？答案當(dāng)然就是這篇blog的正題部分：仿函數(shù)。

我們的初衷是想設(shè)計(jì)一個(gè)unary function，使其能做binary function的工作，這看起來(lái)并不容易，但是仿函數(shù)能解決這個(gè)問(wèn)題。

先來(lái)看仿函數(shù)的通俗定義：仿函數(shù)（functor）又稱(chēng)為函數(shù)對(duì)象（function object）是一個(gè)能行使函數(shù)功能的類(lèi)。仿函數(shù)的語(yǔ)法幾乎和我們普通的函數(shù)調(diào)用一樣，不過(guò)作為仿函數(shù)的類(lèi)，都必須重載operator()運(yùn)算符，舉個(gè)例子：

class Func{ public: void operator() (const string& str) const { cout<endl;????????}};Func myFunc;myFunc("helloworld!");

>>>helloworld!

仿函數(shù)其實(shí)是上述解決方案中的第四種方案：成員變量。成員函數(shù)可以很自然的訪(fǎng)問(wèn)成員變量：

class StringAppend{ public: explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){}
 void operator() (const string& str) const{ cout<' '< }
 private: const string ss;  };
 StringAppend myFunc("is world"); myFunc("hello");

>>>hellois world

我相信這個(gè)例子能讓你體會(huì)到一點(diǎn)點(diǎn)仿函數(shù)的作用了；它既能像普通函數(shù)一樣傳入給定數(shù)量的參數(shù)，還能存儲(chǔ)或者處理更多我們需要的有用信息。

讓我們回到count_if的問(wèn)題中去，是不是覺(jué)得問(wèn)題變得豁然開(kāi)朗了？

class ShorterThan { public: explicit ShorterThan(int maxLength) : length(maxLength) {} bool operator() (const string& str) const  { return str.length() < length; } private: const int length;};//直接調(diào)用即可count_if(myVector.begin(), myVector.end(), ShorterThan(length));

這里需要注意的是，不要糾結(jié)于語(yǔ)法問(wèn)題：ShorterThan(length)似乎并沒(méi)有調(diào)用operator()函數(shù)？其實(shí)它調(diào)用了，創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)對(duì)象。你也可以自己加一些輸出語(yǔ)句看一看。

這篇博文就先記到這里了，仿函數(shù)也在STL中大量涉及到，不徹底弄懂仿函數(shù)的問(wèn)題看到STL源碼就會(huì)一頭包。后續(xù)可能再分享一些關(guān)于functor的資料和個(gè)人學(xué)習(xí)心得。

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