C++仿函數了解一下？ · 現代C++修煉之道

* * * ## **引入仿函數（functor）原因** 先考慮一個簡單的例子：假設有一個vector，你的任務是統計長度小于5的string的個數，如果使用count\_if函數的話，你的代碼可能長成這樣： ~~~ bool LengthIsLessThanFive(const string& str) { return str.length()<5; } int res=count_if(vec.begin(), vec.end(), LengthIsLessThanFive); ~~~ 其中count\_if函數的第三個參數是一個函數指針，返回一個bool類型的值。一般的，如果需要將特定的閾值長度也傳入的話，我們可能將函數寫成這樣： ~~~ bool LenthIsLessThan(const string& str, int len) { return str.length()<len; } ~~~ 這個函數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函數的參數要求：count\_if要求的是unary function（僅帶有一個參數）作為它的最后一個參數。所以問題來了，怎么樣找到以上兩個函數的一個折中的解決方案呢？這個問題其實可以歸結于一個data flow的問題，要設計這樣一個函數，使其能夠access這個特定的length值，回顧我們已有的知識，有三種解決方案可以考慮：（1）函數的局部變量： ????局部變量不能在函數調用中傳遞，而且caller無法訪問。（2）函數的參數： ????這種方法我們已經討論過了，多個參數不適用于count\_if函數。（3）全局變量： ????我們可以將長度閾值設置成一個全局變量，代碼可能像這樣： ~~~ 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); ~~~ 這段代碼看似很不錯，實則不符合規范，更重要的是，它不優雅。原因有以下幾點要考慮： **（1）容易出錯：** 　　為什么這么說呢，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，變量maxLength和函數LengthIsLessThan之間是沒有必然聯系的，編譯器無法確定在調用該函數前是否將變量初始化，給碼農平添負擔。 **（2）沒有可擴展性：** 　　如果我們每遇到一個類似的問題就新建一個全局變量，尤其是多人合作寫代碼時，很容易引起命名空間污染（namespace polution）的問題；當范圍域內有多個變量時，我們用到的可能不是我們想要的那個。 **（3）全局變量的問題：** 　　每當新建一個全局變量，即使是為了coding的便利，我們也要知道我們應該盡可能的少使用全局變量，因為它的cost很高；而且可能暗示你這里有一些待解決的優化方案。 ## 仿函數（functor）介紹說了這么多，還是要回到我們原始的那個問題，有什么解決方案呢？答案當然就是這篇blog的正題部分：仿函數。我們的初衷是想設計一個unary function，使其能做binary function的工作，這看起來并不容易，但是仿函數能解決這個問題。先來看仿函數的通俗定義： **仿函數（functor）又稱為函數對象（function object）是一個能行使函數功能的類。** 仿函數的語法幾乎和我們普通的函數調用一樣，不過作為仿函數的類，都必須重載operator()運算符，舉個例子： ~~~ 1 class Func{ 2 public: 3 void operator() (const string& str) const { 4 cout<<str<<endl; 5 } 6 }; ~~~ ~~~ Func myFunc; myFunc("helloworld!"); >>>helloworld! ~~~ **仿函數其實是上述解決方案中的第四種方案：成員變量。成員函數可以很自然的訪問成員變量：** ~~~ class StringAppend{ public: explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){} void operator() (const string& str) const{ cout<<str<<' '<<ss<<endl; } private: const string ss; }; StringAppend myFunc("is world"); myFunc("hello "); >>>hello is world ~~~ 我相信這個例子能讓你體會到一點點仿函數的作用了；它既能像普通函數一樣傳入給定數量的參數，還能存儲或者處理更多我們需要的有用信息。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？ ~~~ class ShorterThan { public: explicit ShorterThan(int maxLength) : length(maxLength) { } bool operator() (const string& str) const { return str.length() < length; } private: const int length; }; ~~~ ~~~ count_if(myVector.begin(), myVector.end(), ShorterThan(length));//直接調用即可 ~~~ 　　這里需要注意的是，不要糾結于語法問題：ShorterThan(length)似乎并沒有調用operator()函數？其實它調用了，創建了一個臨時對象。你也可以自己加一些輸出語句看一看。