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概念: 重载函数调用操作符的类#xff0c;其对象常称为函数对象 函数对象使用重载的()时#xff0c;行为类似函数调用#xff0c;也叫仿函数 本质: 函数对象(仿函数)是一个类#xff0c;不是一个函数 特点
函数对象在使用时#xff0c;可以像普通函数那…
一.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 特点
函数对象在使用时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函数对象可以作为参数传递
函数对象可以像普通函数一样被调用并且可以接受参数和返回值。通过重载函数调用操作符 operator()函数对象可以在使用时表现得像函数一样。
函数对象的一个优势是它可以拥有自己的状态。由于函数对象实际上是一个类的对象所以它可以拥有成员变量这些变量可以在每次调用时保持状态并进行更新。这使得函数对象可以在多次调用之间维护一些信息。
此外函数对象还可以作为参数传递给其他函数。许多标准库的算法函数例如 std::sort、std::transform 等可以接受函数对象作为参数以定义算法的具体操作。通过将函数对象传递给其他函数我们可以实现更灵活、可定制的功能。
以下是一个简单的示例展示了函数对象的用法
#include iostreamclass MyFunctor
{
public:void operator()(int x) const{// 在回调时输出消息std::cout Function object called with x std::endl;}
};void callWithFunctor(const MyFunctor functor, int value)
{functor(value); // 调用函数对象
}int main()
{MyFunctor functor;callWithFunctor(functor, 42); // 传递函数对象给函数并进行调用return 0;
}在上述示例中MyFunctor 是一个函数对象我们将它作为参数传递给 callWithFunctor 函数并在函数内部调用函数对象。
总结来说函数对象可以像普通函数一样被调用可以接受参数和返回值可以拥有自己的状态并可以作为参数传递给其他函数这使得函数对象在编程中非常有用和灵活。 函数对象相比于普通函数具有一个重要的优势那就是函数对象可以拥有自己的状态。这意味着函数对象可以在多次调用之间记录和维护自己的内部数据。
普通函数是无状态的它们不会保留任何关于之前调用的信息。每次调用函数时它们只是根据传入的参数执行相应的操作并返回结果。
而函数对象则可以在每次调用时保持状态并根据状态的变化来改变行为。这种状态是通过函数对象的成员变量来实现的。函数对象的成员变量可以记录在调用过程中需要持久化的数据而这些数据会在不同的函数调用之间持续存在。
这种函数对象的状态可以非常有用。它允许我们在不同的调用之间共享和利用数据从而实现更复杂的行为。例如我们可以使用函数对象来实现一个计数器每次调用增加计数值并在后续的调用中使用该值。
以下是一个简单的示例展示了函数对象中保存状态的功能
#include iostreamclass Counter
{
public:Counter() : count(0) {}int operator()(){return count;}private:int count;
};int main()
{Counter counter;std::cout counter() std::endl; // 输出1std::cout counter() std::endl; // 输出2std::cout counter() std::endl; // 输出3return 0;
}在上述示例中Counter 是一个函数对象它通过重载函数调用操作符 operator() 来实现计数的功能。每次调用 Counter 对象时计数器的值会增加并返回新的计数值。
总结而言函数对象相比普通函数具有自己的状态这使得它们可以在多次调用之间保持数据并根据状态的变化改变行为。这种功能使得函数对象在许多应用场景中非常有用例如实现计数器、缓存等。
二.谓词
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()接受两个参数那么叫做二元谓词 返回 bool 类型的仿函数被称为谓词Predicate。谓词通常用于对某些条件进行判断并返回相应的布尔值。
此外根据 operator() 接受的参数数量可以将谓词进一步分类为一元谓词Unary Predicate和二元谓词Binary Predicate。
一元谓词是指 operator() 只接受一个参数的谓词。它用于对单个对象进行判断返回一个布尔值。一元谓词通常用于像 std::find_if、std::remove_if 等算法中。二元谓词是指 operator() 接受两个参数的谓词。它用于对两个对象进行比较或判断返回一个布尔值。二元谓词通常用于像 std::sort、std::find 等算法中用于指定排序规则或比较条件。
通过使用谓词我们可以灵活地对对象进行条件判断和过滤。
以下是一个简单的示例展示了一元谓词和二元谓词的概念
#include iostream
#include vector
#include algorithm// 一元谓词
struct IsEven
{bool operator()(int n) const{return n % 2 0;}
};// 二元谓词
struct IsLess
{bool operator()(int a, int b) const{return a b;}
};int main()
{std::vectorint numbers { 1, 2, 3, 4, 5 };// 使用一元谓词查找第一个偶数auto it std::find_if(numbers.begin(), numbers.end(), IsEven());if (it ! numbers.end()){std::cout First even number: *it std::endl;}// 使用二元谓词排序std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), IsLess());// 输出排序结果std::cout Sorted numbers: ;for (int num : numbers){std::cout num ;}std::cout std::endl;return 0;
}在上述示例中IsEven 是一个一元谓词通过重载 operator() 来判断一个数字是否为偶数。IsLess 是一个二元谓词通过重载 operator() 实现了两个数字的比较操作。
我们在主函数中使用了一元谓词来查找第一个偶数并使用二元谓词对数组进行排序。
总结来说返回 bool 类型的函数对象被称为谓词。根据 operator() 接受的参数数量谓词可以进一步分类为一元谓词和二元谓词。谓词在标准库的算法中大量使用用于自定义比较和条件判断。 find_if
、std::find_if 是 C 标准库中的一个算法函数它的作用是在给定的范围内查找满足指定条件的元素并返回第一个满足条件的元素的迭代器。
函数签名如下所示
template class InputIt, class UnaryPredicate
InputIt find_if(InputIt first, InputIt last, UnaryPredicate p);参数说明
first 和 last表示要查找的元素范围first 表示范围的起始位置last 表示范围的结束位置不包含在范围内。p一个一元谓词用于判断元素是否满足条件。
函数返回值是一个迭代器指向范围内第一个满足条件的元素如果没有找到满足条件的元素则返回 last。
以下是一个简单的示例展示了 std::find_if 的使用
#include iostream
#include vector
#include algorithmstruct IsEven
{bool operator()(int n) const{return n % 2 0;}
};int main()
{std::vectorint numbers { 1, 2, 3, 4, 5 };// 使用一元谓词查找第一个偶数auto it std::find_if(numbers.begin(), numbers.end(), IsEven());if (it ! numbers.end()){std::cout First even number: *it std::endl;}return 0;
}在上述示例中我们定义了一个一元谓词 IsEven用于判断一个数字是否为偶数。然后我们使用 std::find_if 函数在 numbers 容器中查找第一个满足条件的偶数并输出结果。
值得注意的是std::find_if 在查找到满足条件的元素后会立即停止搜索并返回该元素的迭代器。如果要查找出多个满足条件的元素可以使用 std::find_if 结合其他算法函数或循环进行迭代查找。
三.内建函数对象
当涉及到内建函数对象时可以根据它们的功能将它们分为三类: 算术函数对象、逻辑函数对象和关系函数对象。 算术函数对象 std::plus: 加法操作。std::minus: 减法操作。std::multiplies: 乘法操作。std::divides: 除法操作。std::modulus: 取模操作。 逻辑函数对象 std::logical_and: 逻辑与操作。std::logical_or: 逻辑或操作。std::logical_not: 逻辑非操作。 关系函数对象 std::less: 小于比较。std::less_equal: 小于等于比较。std::greater: 大于比较。std::greater_equal: 大于等于比较。std::equal_to: 等于比较。std::not_equal_to: 不等于比较。
这些函数对象可以通过重载 operator() 来执行特定的操作或比较它们被设计为与标准库算法一起使用以提供通用的功能。通过使用这些函数对象我们可以以一种通用且灵活的方式处理算术、逻辑和关系操作。
当涉及到内建函数对象时我们可以通过以下示例来展示它们的使用
算术函数对象
#include iostream
#include functionalint main() {std::plusint add;int a 5, b 10;int result add(a, b);std::cout Addition result: result std::endl; // 输出15return 0;
}在上述示例中我们使用了 std::plus 函数对象来执行加法操作将数字 a 和 b 相加并将结果存储在 result 变量中。
逻辑函数对象
#include iostream
#include functionalint main() {std::logical_andbool logicAnd;bool value1 true, value2 false;bool result logicAnd(value1, value2);std::cout Logical AND result: std::boolalpha result std::endl; // 输出falsereturn 0;
}在上述示例中我们使用了 std::logical_and 函数对象来执行逻辑与操作对 value1 和 value2 进行逻辑与运算并将结果存储在 result 变量中。
关系函数对象
#include iostream
#include functionalint main() {std::lessint lessThan;int a 5, b 10;bool result lessThan(a, b);std::cout Less than result: std::boolalpha result std::endl; // 输出truereturn 0;
}在上述示例中我们使用了 std::less 函数对象来执行小于比较判断 a 是否小于 b并将结果存储在 result 变量中。
这些示例演示了如何使用内建函数对象进行算术、逻辑和关系操作。您可以通过实例化适当的函数对象类模板然后将其用作函数调用以便执行所需的操作或比较。
请注意这些示例可能只是演示了函数对象的一小部分用法这些函数对象在标准库的算法和其他使用场景中非常有用。
好的下面是一个整理成表格的例子展示了内建函数对象及其用途的示例。
函数对象用途示例std::plus加法操作std::plus()(2, 3) // 输出5std::minus减法操作std::minus()(5, 2) // 输出3std::multiplies乘法操作std::multiplies()(3, 4) // 输出12std::divides除法操作std::divides()(10, 2) // 输出5std::modulus取模操作std::modulus()(10, 3) // 输出1std::logical_and逻辑与操作std::logical_and()(true, false) // 输出falsestd::logical_or逻辑或操作std::logical_or()(true, false) // 输出truestd::logical_not逻辑非操作std::logical_not()(true) // 输出falsestd::less小于比较std::less()(2, 5) // 输出truestd::less_equal小于等于比较std::less_equal()(5, 5) // 输出truestd::greater大于比较std::greater()(5, 2) // 输出truestd::greater_equal大于等于比较std::greater_equal()(5, 5) // 输出truestd::equal_to相等比较std::equal_to()(2, 2) // 输出truestd::not_equal_to不等比较std::not_equal_to()(2, 5) // 输出true
