STL函数对象及函数对象适配器【转】

一 函数对象Functor

    STL中提供了一元和二元函数的两种Functor,通过unary_function和binary_function提供了这两种不同参数数量的Functor的基本结构,在这两个类型中,分别内嵌定义一元和二元函数操作在模版推演的时候需要用到的typedef.
 

//一元函数的定义为
template<class _A, class _R>
struct unary_function {
 typedef _A argument_type;
 typedef _R result_type;
};

//二元函数的定义为
template<class _A1, class _A2, class _R>
 struct binary_function {
 typedef _A1 first_argument_type;
 typedef _A2 second_argument_type;
 typedef _R result_type;
};

其他的一元和二元Functor可以从这两个基本结构继承,同时也就可以推演出函数的参数和返回值的类型,STL在上述这两个结构的基础上,实现了很多一元和二元的Functor.

//一元
negate

//二元
plus
minus
multiplies
divides
modulus
equal_to
not_equal_to
greater
greater_equal 
less
less_equal
logical_and
logical_or
logical_not

上面的这些Functor都是基于模版实现的,可以象下面那样使用的方式:

plus<int> int_plus;
cout << int_plus(111,222) << endl;

二 函数对象适配器

函数对象适配器的作用就是使函数转化为函数对象，或是将多参数的函数对象转化为少参数的函数对象。

1）bind

bind1st  //通过绑定第一个参数，使二元的函数对象转化为一元的函数对象
bind2nd  //通过绑定第二个参数，使二元的函数对象转化为一元的函数对象
not1     //对一元的函数对象取反
not2     //对二元的函数对象取反

使用的方式:
bind1st( less<int>(), 10)(20);
not2( less<int() )(10,20);

这些Functor看起来好像好像用处不大,但是在和STL中的容器和算法结合在一起使用的时候,就会使得程序显得很简洁.

int i;    
vector<int> lv;
for(i = 0; i < 100; i++) 
{
    lv.push_back(i);
}
//对vector中小于20的数进行记数
cout << count_if(lv.begin(), lv.end(), bind2nd(less<int>(), 20)) << endl;

//由大到小排序
sort(lv.begin(), lv.end(), not2(less<int>()) ) ;
for (i = 0; i < 100; i++) 
{
    cout << lv.at(i) << endl;
}

2）ptr_fun

ptr_fun是指将现有的函数转换为Functor的功能.在STL中提供了这个功能的Functor,就是pointer_to_unary_function和pointer_to_binary_function这两个类,这两个类对应一元

和二元两种函数,也就是说,对于调用参数为3个或者多于3个的函数,STL提供的Functor类,无法配接.

基本使用方法:

int u_func(int a)
{
    int ret = a;
    return ret;
}   

int b_func(int a,int b)
{
    return a+b;
}

void call()
{
 pointer_to_unary_function<int,int> uf(u_func);
    cout << uf(100) << endl;
    
    pointer_to_binary_function<int,int,int> bf(b_func);
    cout << bf(111,222) << endl;

 //或者
 cout << ptr_fun(u_func)(100) << endl;
    cout << ptr_fun(b_func)(111,222) << endl;

}
可以看到,上面的方法改进了原先C和C++中通过函数指针来间接调用函数的方法,将函数指针封装到了类中.

问题:

第一部分中的Functor中是自己定义操作符(),但是在ptr_fun中,是将已经有的function转为Functor调用就会存在一个调用方式的问题.

c++中的函数,按调用方式可以分为__cdecl, __stdcall,__fastcall 三种,ptr_fun如何正确的识别给定的function的调用方式就会有问题.

其中:
vc6中的STL的ptr_fun代码中,统一将function认为是__cdecl调用方式. 而Dev-cpp中使用的SGI的代码中没有明确指明函数的调用方式,所以将使用编译器的确省设置.
但是如果将上面的b_func函数改为
int __stdcall b_func(int a,int b)
{
    return a+b;
}
上面的使用代码在DEV-CPP中无法编译通过.

3）mem_fun

mem_fun是将某个类中的成员函数转变为Functor的功能.

一般的使用方法
struct mem_fun_struct
{
    int n_mem_fun() {
        cout << "mem_fun_struct::n_mem_fun()" << endl;
        return 0;
    }    
    
    int u_mem_fun(int a) {
        cout << "mem_fun_struct::u_mem_fun(int) " << a << endl;
        return a;
    }    
    
    int b_mem_fun(int a,int b) {
        cout << "mem_fun_struct::b_mem_fun(int,int)" << a << " " << b << endl;
        return a+b;
    }    
};

void call()
{
 mem_fun_struct ls;
    mem_fun(&mem_fun_struct::n_mem_fun)(&ls);
    mem_fun(&mem_fun_struct::u_mem_fun)(&ls, 10);
    //mem_fun(&mem_fun_struct::u_mem_fun)(&ls, 10, 20);
}

上面的代码在dev-cpp 4.9.9中编译通过,SGI STL中没有提供二元成员函数的mem_fun，vc6中提供了mem_fun(无参数成员函数)和mem_fun1(一元参数成员函数), 而在vs2003中改变了用法.但是我看MSDN好像也只支持到一个参数.

三 总结

STL中提供了基本的一元和二元参数的Functor, 同时提供了相应的适配器可以对Functor进行修饰,Functor可以很好的和 STL容器,STL算法结合使用.

但是仍有问题：
1）上面说到的调用方式
2） 多参数函数对象适配

对于我们比较复杂的stl不能满足要求的问题，我们可以是用boost或loki来解决。

四 参考

本文基本是对hdqqq的文章转载，稍加整理！原文地址：http://www.cppblog.com/hdqqq/archive/2006/09/13/12424.aspx

同时参考msdn：http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/4y7z5x4b(VS.80).aspx

 

Binder1st:
		// TEMPLATE CLASS binder1st
template<class _Fn2>
	class binder1st
		: public unary_function<typename _Fn2::second_argument_type,
			typename _Fn2::result_type>
	{	// functor adapter _Func(stored, right)
public:
	typedef unary_function<typename _Fn2::second_argument_type,
		typename _Fn2::result_type> _Base;
	typedef typename _Base::argument_type argument_type;
	typedef typename _Base::result_type result_type;

	binder1st(const _Fn2& _Func,
		const typename _Fn2::first_argument_type& _Left)
		: op(_Func), value(_Left)
		{	// construct from functor and left operand
		}

	result_type operator()(const argument_type& _Right) const
		{	// apply functor to operands
		return (op(value, _Right));
		}

	result_type operator()(argument_type& _Right) const
		{	// apply functor to operands
		return (op(value, _Right));
		}

protected:
	_Fn2 op;	// the functor to apply
	typename _Fn2::first_argument_type value;	// the left operand
	};