《STL源码剖析》——第七、八章：仿函数与接配器

第七章：仿函数

 7.1、仿函数（函数对象）概观

STL仿函数的分类，若以操作数（operand）的个数划分，可分为一元和二元仿函数，若以功能划分，可分为算术运算（Arithmetic）、关系运算（Rational）、逻辑运算（Logical）三大类。任何应用程序欲使用STL内建的仿函数，都必须含人<functiona1>头文件，SGI则将它们实际定义于<st1_function.h>文件中。以下分别描述。

重载 () 所以函数的对象 使用（）像函数调用

是类 而不是普通的函数

内部记录状态：

作为类型 与模板进行配合使用

1、函数对象通常不定义构造函数和析构函数，所以在构造和析构时不会发生任何问题，避免了函数调用的运行时问题。

2、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

3、函数对象可内联编译，性能好。用函数指针几乎不可能

4、模版函数对象使函数对象具有通用性，这也是它的优势之一

 7.2、可配接（adaptable）的关键

• unary_function

unary_function用来呈现一元函数的参数型别和回返值型别。其定义非常简单：

• binary_function

binary_function 用来呈现二元函数的第一参数型别、第二参数型别，以及回返值型别。其定义非常简单：

 7.3、算术类（Arithmetic）仿函数

STL内建的“算术类仿函数”，支持加法、减法、乘法、除法、模数（余数，modulus）和否定（negation）运算。除了“否定”运算为一元运算，其它都是二元运算。

·加法：plus<T>

·减法：minus<T>

·乘法：multiplies<T>

·除法：divides<T>

·模取（modulus）：modulus<T>

·否定（negation）：negate<T>

使用：

 7.4、关系运算类（Relational）仿函数

STL内建的“关系运算类仿函数”支持了等于、不等于、大于、大于等于、小于、小于等于六种运算。每一个都是二元运算。

·等于（equality）：equal_to<T>

·不等于（inequality）：not_equal_tocT>

·大于（greater than）：greater<T>

·大于或等于（greater than or equal）：greater_-equal<T>

·小于（less than）：1ess<T>

·小于或等于（less than or equal）：1ess_equal<T>

使用：

 7.5、逻辑运算类（Logical）仿函数

STL内建的“逻辑运算类仿函数”支持了逻辑运算中的 And、or、Not三种运算，其中And和or为二元运算，Not为一元运算。

·逻辑运算And：1ogical_and<T>

·逻辑运算or：1ogical_or<T>

·逻辑运算Not:logical_not<T>

使用：

 7.6、证同（identity）、选择（select）、投射（project）

• identity
• 

• select
• 

• project
• 

 7.7、自建函数function

• 包装普通函数

int g_Minus(int i, int j)

{

return i - j;

}

int main()

{

function<int(int, int)> f = g_Minus;

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

}

• 包装模板函数

template <class T>

T g_Minus(T i, T j)

{

return i - j;

}

int main()

{

function<int(int, int)> f = g_Minus<int>;

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

• 包装lambda表达式

auto g_Minus = [](int i, int j){ return i - j; };

int main()

{

function<int(int, int)> f = g_Minus;

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

• 包装函数对象

非模板类型：

struct Minus

{

int operator() (int i, int j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

function<int(int, int)> f = Minus();

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

模板类型：

template <class T>

struct Minus

{

T operator() (T i, T j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

function<int(int, int)> f = Minus<int>();

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

• 包装类静态成员函数

非模板类型：

class Math

{

public:

static int Minus(int i, int j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

function<int(int, int)> f = &Math::Minus;

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

模板类型：

class Math

{

public:

template <class T>

static T Minus(T i, T j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

function<int(int, int)> f = &Math::Minus<int>;

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

• 包装类对象成员函数

非模板类型：

class Math

{

public:

int Minus(int i, int j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

Math m;

function<int(int, int)> f = bind(&Math::Minus, &m, placeholders::_1, placeholders::_2);

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

模板类型：

class Math

{

public:

template <class T>

T Minus(T i, T j)

{

return i - j;

}

};

int main()

{

Math m;

function<int(int, int)> f = bind(&Math::Minus<int>, &m, placeholders::_1, placeholders::_2);

cout << f(1, 2) << endl;                                            // -1

return 1;

}

第x章：匿名函数（lambda）

• 格式： [](){};

[ ](int val){ cout << val ""; }

//匿名函数  lambda表达式  [](){};

for_each(v.begin(), v.end(), [](int val) { cout << val << " "; });

• 捕获：需要捕获的参数放置在[ ]中！！！

[a](int b){return a+b;}

[ ]中为需要捕获的参数，一般存在与函数体中！！！

• 传参放置在（）中：

int a = 45;

int sum = [a](int b){return a+b;};

cout << sum (14)<< endl;

注意：

捕获参数a需自己定义，调用函数不需写明！

而传参需要调用函数传入进去！！！

( )中一般使用的是容器中的元素。

eg:

string ss;

float f;

map<int, string>m;

vecot<float>v;

auto pt=find_if(m.begin(), m.end(), [ss](pair<int, string>ps){return ps.second==ss; });

auto pt=find_if(v.begin(), v.end(), [=](float fa){return fa == f;);

• lambda表达式语法定义

　　lambda表达式的语法定义如下：

　　[capture] （parameters） mutable ->return-type {statement};

（1） [capture]: 捕捉列表。捕捉列表总是出现在lambda函数的开始处。实质上，[]是lambda引出符（即独特的标志符）

　　编译器根据该引出符判断接下来的代码是否是lambda函数

　　捕捉列表能够捕捉上下文中的变量以供lambda函数使用

　　捕捉列表由一个或多个捕捉项组成，并以逗号分隔，捕捉列表一般有以下几种形式：

• []：默认不捕获任何变量；
• [=]：默认以值捕获所有变量；
• [&]：默认以引用捕获所有变量；
• [x]：仅以值捕获x，其它变量不捕获；
• [&x]：仅以引用捕获x，其它变量不捕获；
• [=, &x]：默认以值捕获所有变量，但是x是例外，通过引用捕获；
• [&, x]：默认以引用捕获所有变量，但是x是例外，通过值捕获；
• [this]：通过引用捕获当前对象（其实是复制指针）；
• [*this]：通过传值方式捕获当前对象；

　　<1> [var] 表示值传递方式捕捉变量var

　　<2> [=] 表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量（包括this指针）

【即该作用域中说所有的变量】

　　<3> [&var] 表示引用传递捕捉变量var

　　<4> [&] 表示引用传递捕捉所有父作用域的变量（包括this指针）

讲解一下使用&的作用

int main()

{

int i=1234,j=5678,k=9;

std::function<int()> f=[=,&j,&k]{return i+j+k;};

i=1;

j=2;

k=3;

std::cout<<f()<<std::endl;

}

输出为：1234，记住，当生命lambda声明时，参数已经捕获完毕，即i为值传递，不可改变，j,k为引用传递，可以改变，故最终传入的参数为：

i=1234, j=2, k=3;

　　<5> [this] 表示值传递方式捕捉当前的this指针

当要使用类成员时，不能使用[=]进行捕获，需使用[this]来捕获

　　<6> [=，&a，&b] 表示以引用传递的方式捕捉变量 a 和 b，而以值传递方式捕捉其他所有的变量

　　<7> [&，a，this] 表示以值传递的方式捕捉 a 和 this，而以引用传递方式捕捉其他所有变量

　　备注：父作用域是指包含lambda函数的语句块{ }

　　另外，需要注意的是，捕捉列表不允许变量重复传递。下面的例子就是典型的重复，会导致编译错误：

　　[=， a] 这里 = 已经以值传递方式捕捉了所有的变量，那么再捕捉 a 属于重复

　　[&，&this] 这里 & 已经以引用传递方式捕捉了所有变量，那么再捕捉 this 属于重复

（2）（parameters）:参数列表。与普通函数的参数列表一致。如果不需要参数传递，则可以连同括号

（）一起省略

（3）mutable : mutable修饰符。默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性（后面有详解）

　　在使用该修饰符时，参数列表不可省略（即使参数为空）

（4）->return-type : 返回类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回类型。

　　出于方便，不需要返回值的时候也可以连同符号->一起省略

　　此外，在返回类型明确的情况下，也可以省略该部分，让编译器对返回类型进行推导

（5）{statement} : 函数体。内容与普通函数一样，不过除了可以使用参数之外，还可以使用所有捕获的变量

　　在lambda函数的定义中，参数列表和返回类型都是可选的部分，而捕捉列表和函数体都可能为空

　　那么，在极端情况下，C++11中最为简单的lambda函数只需要声明为：

　　[] {};

• 当使用多个捕获时：

当我们混合使用隐式捕获和显式捕获时，捕获列表中的第一个元素必须是一个&或=。此符号指定了默认捕获方式为引用或值。

当混合使用隐式捕获和显式捕获时，显式捕获的变量必须使用与隐式捕获不同的方式。即，如果隐式捕获是引用方式（使用了&），则显式捕获命名变量必须采用值方式，因此不能在其名字前使用&。类似的，如果隐式捕获采用的是值方式（使用了=），则显式捕获命名变量必须采用引用方式，即，在名字前使用&。

默认情况下，对于一个值被拷贝的变量，lambda不会改变其值。如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值，就必须在参数列表首加上关键字mutable。因此，可变lambda能省略参数列表：

auto f=[v1]()mutable{return ++vl;};

• 声明返回类型：

默认返回为void类型，当我们需要为一个lambda定义返回类型时，必须使用尾置返回类型；

[](int i)->int{if (i<0)return-i;else return i;}

第八章：配接器（adapters）

 8.1、配接器之概观与分类

• 应用于容器，container adapters
• 应用于迭代器，iterator adapters
• 

• 应用于仿函数，functor adapters
• 

 8.2、container adapters

• stack

stack的底层由deque构成。从以下接口可清楚看出stack与deque的关系：

template <class T，class Sequence= deque<T>>

class stack{

protected：

Sequence c；//底层容器

}；

• queue

queue的底层由deque构成。从以下接口可清楚看出queue与deque的关系：

template <class T，class Sequence=deque<T>>

class queue{

protected：

Sequence c；//底层容器

}；

 8.3、iterator adapters

• insert iterators
• reverse iterators

所谓 reverse iterator，就是将迭代器的移动行为倒转。如果STL算法接受的不是一般正常的迭代器，而是这种逆向迭代器，它就会以从尾到头的方向来处理序列中的元素。例如：

//将所有元素逆向拷贝到ite所指位置上

//rbegin（）和rend（）与reverse_iterator有关copy（id.rbegin（），id.rend（），ite）；看似单纯，实现时却大有文章。

• stream iterators

所谓 stream iterators，可以将迭代器绑定到一个stream（数据流）对象身上。

绑定到istream对象（例如std:：cin）者，称为istream iterator，拥有输人能力；

绑定到ostream对象（例如std:：cout）者，称为ostream_iterator，拥有输出能力。

 8.4、function adapters

• 对返回值进行逻辑否定：not1，not2

• 对参数进行绑定：bindls t，bind2nd
• 用于函数合成：compose1，compose2

• 用于函数指针：ptr_fun

定义一个函数指针类型。

比如你有三个函数：

void hello(void) { printf("你好!"); }

void bye(void) { printf("再见！"); }

void ok(void) { printf("好的！"); }

typdef void (*funcptr)(void);

typede[函数返回类型][*函数指针名][函数参数类型]

这样就构造了一个通用的函数

你用的时候可以这样：

void speak(int id)

{

funcptr words[3] = {&hello, &bye, &ok};//将函数指针存入

funcptr fun = words[id];

(*fun)();

}

speak(0)就会显示“你好！”；

speak(1)就会显示“再见！”；

speak(2)就会显示“好的！”

void sayHello(){}

int main() {

void (*sayHelloPtr)() = sayHello;   //其中，括号是必不可少的

(*sayHelloPtr)();

}

• 用于成员函数指针：memfun，mem fun_ref