27-函数符概念

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16.5.1　函数符概念

正如STL定义了容器和迭代器的概念一样，它也定义了函数符概念。

生成器（generator）是不用参数就可以调用的函数符。
一元函数（unary function）是用一个参数可以调用的函数符。
二元函数（binary function）是用两个参数可以调用的函数符。

例如，提供给for_each()的函数符应当是一元函数，因为它每次用于一个容器元素。

当然，这些概念都有相应的改进版：

返回bool值的一元函数是谓词（predicate）；
返回bool值的二元函数是二元谓词（binary predicate）。

一些STL函数需要谓词参数或二元谓词参数。例如，程序清单16.9使用了sort()的这样一个版本，即将二元谓词作为其第3个参数：

bool WorseThan(const Review & r1, const Review & r2);
...
sort(books.begin(), books.end(), WorseThan);

list模板有一个将谓词作为参数的remove_if()成员，该函数将谓词应用于区间中的每个元素，如果谓词返回true，则删除这些元素。例如，下面的代码删除链表three中所有大于100的元素：

bool tooBig(int n){ return n > 100; }
list<int> scores;
...
scores.remove_if(tooBig);

最后这个例子演示了类函数符适用的地方。假设要删除另一个链表中所有大于200的值。如果能将取舍值作为第二个参数传递给tooBig()，则可以使用不同的值调用该函数，但谓词只能有一个参数。然而，如果设计一个TooBig类，则可以使用类成员而不是函数参数来传递额外的信息：

template<class T>
class TooBig
{
private:
    T cutoff;
public:
    TooBig(const T & t) : cutoff(t) {}
    bool operator()(const T & v) { return v > cutoff; }
};

这里，一个值（V）作为函数参数传递，而第二个参数（cutoff）是由类构造函数设置的。有了该定义后，就可以将不同的TooBig对象初始化为不同的取舍值，供调用remove_if()时使用。程序清单16.15演示了这种技术。

程序清单16.15　functor.cpp

// functor.cpp -- using a functor
#include <iostream>
#include <list>
#include <iterator>
#include <algorithm>
template<class T> // functor class defines operator()()
class TooBig
{
private:
    T cutoff;
public:
    TooBig(const T & t) : cutoff(t) {}
    bool operator()(const T & v) { return v > cutoff; }
};
void outint(int n) {std::cout << n << " ";}
int main()
{
    using std::list;
    using std::cout;
    using std::endl;
    TooBig<int> f100(100); // limit = 100
    int vals[10] = {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
    list<int> yadayada(vals, vals + 10); // range constructor
    list<int> etcetera(vals, vals + 10);
// C++11 can use the following instead
// list<int> yadayada = {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
// list<int> etcetera {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
    cout << "Original lists:\n";
    for_each(yadayada.begin(), yadayada.end(), outint);
    cout << endl;
    for_each(etcetera.begin(), etcetera.end(), outint);
    cout << endl;
    yadayada.remove_if(f100);                // use a named function object
    etcetera.remove_if(TooBig<int>(200)); // construct a function object
    cout <<"Trimmed lists:\n";
    for_each(yadayada.begin(), yadayada.end(), outint);
    cout << endl;
    for_each(etcetera.begin(), etcetera.end(), outint);
    cout << endl;
    return 0;
}

一个函数符（f100）是一个声明的对象，而另一个函数符（TooBig(200)）是一个匿名对象，它是由构造函数调用创建的。下面是程序清单16.15中程序的输出：

Original lists:
50 100 90 180 60 210 415 88 188 201
50 100 90 180 60 210 415 88 188 201
Trimmed lists:
50 100 90 60 88
50 100 90 180 60 88 188

假设已经有了一个接受两个参数的模板函数：

template <class T>
bool tooBig(const T & val, const T & lim)
{
    return val > lim;
}

则可以使用类将它转换为单个参数的函数对象：

template<class T>
class TooBig2
{
private:
    T cutoff;
public:
    TooBig2(const T & t) : cutoff(t) {}
    bool operator()(const T & v) { return tooBig<T>(v, cutoff); }
};

即可以这样做：

TooBig2<int> tB100(100);
int x;
cin >> x;
if (tB100(x)) // same as if (tooBig(x,100))
...

因此，调用tB100(x)相当于调用tooBig(x, 100)，但两个参数的函数被转换为单参数的函数对象，其中第二个参数被用于构建函数对象。简而言之，类函数符TooBig2是一个函数适配器，使函数能够满足不同的接口。

在该程序清单中，可使用C++11的初始化列表功能来简化初始化。为此，可将如下代码：

int vals[10] = {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
list<int> yadayada(vals, vals + 10); // range constructor
list<int> etcetera(vals, vals + 10);

替换为下述代码：

list<int> yadayada = {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};
list<int> etcetera {50, 100, 90, 180, 60, 210, 415, 88, 188, 201};

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