C++函数配接器

一、概述配接器（adaptor）在STL组件的灵活运用功能上，扮演着轴承、转换器的角色，将一种容器或迭代器装换或封装成另一种容器或迭代器。adaptor这个概念，实际上是一种设计模式，其定义如下: 将一个class的接口转换为另一个class的接口，使原本因接口不兼容而不能合作的classes，可以一起运作。配接器按功能可以分为如下3类:可以改变函数或仿函数接口的适配器，称为仿函数适配器；针对容器的适配器，称为容器适配器；针对迭代器的适配器，称为迭代器适配器。本博客只介绍仿函数适配器，在实际编程中比较常见。二、什么是可配接对象什么是可配接对象？看到这句话可能还云里雾里的，真不太明白，下面通过一个很简单的给数组排序的例子来解释一下。#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <iterator> //ostream_iteratorusing namespace std;struct myLess{ bool operator（）（int lhs, int rhs） const { return lhs < rhs; } };int main（）{ int IntArray[] = {7,4,2,9,1}; sort（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int）, myLess（））; copy（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int）, ostream_iterator<int>（cout, " "））; return 0;} #程序执行结果[root@Oracle Documents]# ./a.out12479 可以看到这个程序正确执行了，现在我想让程序内的数组进行降序。当然你可以重新定义一个仿函数，但是我想用一个更快捷的方法，那就是not2函数。//修改排序那一行的函数sort（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int）, not2（myLess（）））; 但是我发现这样是编译不过的，为什么呢？这就回到我们的主题了，因为myLess不是一个可配接对象。那么如何让它变成一个可配接对象呢，继续往下看。三、unary_function和binary_function 为什么刚刚写的myLess对象是不可配接的呢？因为它缺少argument_type、first_argument_type、second_argument_type和result_type这些特殊类型的定义。而unary_function和binary_function则可以提供这些类型的定义。我们在定义仿函数的时候，只需继承自这2个函数，那么我们的仿函数就是可配接的对象了。由于unary_function和binary_function是STL提供的模版，所以必须要指定必要的参数类型。 #include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <iterator> //ostream_iterator#include <functional> //binary_function, not2using namespace std;//第一个参数，第二个参数，返回值struct myLess : public binary_function<int, int, bool>{ bool operator（）（int lhs, int rhs） const { return lhs < rhs; } };int main（）{ int IntArray[] = {7,4,2,9,1}; sort（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int）, not2（myLess（）））; copy（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int）, ostream_iterator<int>（cout, " "））; return 0;}
#程序执行结果[root@oracle Documents]# ./a.out97421 传递给unary_function和binary_function的模版参数正是函数子类的operator（）的参数类型和返回值。如果operator（）接受一个参数，则使用unary_function<参数, 返回值>；如果operator（）接受两个参数，则使用binary_function<参数1, 参数2, 返回值>。一般情况下，传递给unary_function和binary_function的非指针类型需要去掉const和引用（&）部分。如下:struct myLess : public binary_function<myClass, myClass, bool>{ bool operator（）（const myClass &lhs, const myClass &rhs） const { return lhs < rhs; } }; 但是以指针作为参数或返回值的函数子类，一般规则是，传给unary_function和binary_function的类型与operator（）的参数和返回类型完全相同。如下:struct myLess : public binary_function<const myClass *, const myClass *, bool>{ bool operator（）（const myClass *lhs, const myClass *rhs） const { return lhs < rhs; } };四、标准的函数配接器1. not1和not2 这2个配接器都是对可配接对象的否定。上面已经介绍过使用方法了。那么什么时候用not1，什么时候用not2呢？如果可配接对象的operator（）接受一个参数则使用not1；如果可配接对象的operator（）接受两个参数则使用not2。2. bind1st和bind2nd bind1st表示我们绑定第一个参数，bind2st表示我们绑定第二个参数。 #include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <iterator> //ostream_iterator#include <functional> //binary_function, bind1stusing namespace std;struct myLess : public binary_function<int, int, bool>{ bool operator（）（int lhs, int rhs） const { return lhs < rhs; } };int main（）{ int IntArray[] = {7,4,2,9,1}; vector<int> IntVec（IntArray, IntArray + sizeof（IntArray） / sizeof（int））; IntVec.erase（remove_if（IntVec.begin（）, IntVec.end（）, bind1st（myLess（）, 5））, IntVec.end（））; copy（IntVec.begin（）, IntVec.end（）, ostream_iterator<int>（cout, " "））; return 0;} #程序执行结果[root@oracle Documents]# ./a.out421 bind1st（myLess（）, 5）相当于把5赋值给lhs，那么表达式就变成 5 < rhs，所以7和9就被删除了。如果把bind1st（myLess（）, 5）改成bind2nd（myLess（）, 5）），就相当于把5赋值给rhs，那么表达式就变成 lhs < 5, 所以1、2和4就被删除了。bind1st（myLess（）, 5）等于 not1（bind2nd（myLess（）, 5）））。五、ptr_fun、mem_fun和mem_fun_ref 我们已经知道仿函数通过继承unary_function和binary_function可以变成可配接对象，那么普通函数或者类的成员函数如何变成可配接对象呢？这就需要用到标题中的三个函数了。#include <iostream>#include <vector>#include <algorithm>#include <iterator> //ostream_iterator#include <functional> //not2using namespace std;class sortObj{public: bool memComp（const sortObj *other） { return *this < *other; } bool memComp_const（const sortObj &other） const { return *this < other; } public: sortObj（int v） : value（v）{} ~sortObj（）{} friend bool operator<（const sortObj &lhs, const sortObj &rhs） { return lhs.value < rhs.value; } friend ostream & operator<<（ostream &os, const sortObj &obj） { return os << obj.value << endl; }private: int value;};bool sortFun（const sortObj &lhs, const sortObj &rhs）{ return lhs < rhs;}//把指针转换成对象sortObj & ptrToObj（sortObj *ptr）{ return *ptr;}int main（）{ sortObj objArray[] = { sortObj（7）, sortObj（4）, sortObj（2）, sortObj（9）, sortObj（1） }; vector<sortObj> objVec（objArray, objArray + sizeof（objArray） / sizeof（sortObj））; //配接普通函数（降序） sort（objVec.begin（）, objVec.end（）, not2（ptr_fun（sortFun）））; copy（objVec.begin（）, objVec.end（）, ostream_iterator<sortObj>（cout, ""））; cout << endl; srand（time（NULL））; random_shuffle（objVec.begin（）, objVec.end（））; //打乱顺序 //配接对象的成员函数（升序） sort（objVec.begin（）, objVec.end（）, mem_fun_ref（&sortObj::memComp_const））; copy（objVec.begin（）, objVec.end（）, ostream_iterator<sortObj>（cout, ""））; cout << endl; //配接指针的成员函数（降序） vector<sortObj *> objVecPtr; objVecPtr.push_back（new sortObj（7））; //内存泄漏了，不要在意这些细节 objVecPtr.push_back（new sortObj（4））; objVecPtr.push_back（new sortObj（2））; objVecPtr.push_back（new sortObj（9））; objVecPtr.push_back（new sortObj（1））; sort（objVecPtr.begin（）, objVecPtr.end（）, not2（mem_fun（&sortObj::memComp）））; transform（objVecPtr.begin（）, objVecPtr.end（）, ostream_iterator<sortObj>（cout, ""）, ptrToObj）; return 0;} 上述代码中，首先调用not2（ptr_fun（sortFun）），用ptr_fun对普通函数sortFun进行配接；其次调用mem_fun_ref（&sortObj::memComp_const）和not2（mem_fun（&sortObj::memComp））对sortObj类的成员函数进行配接。这里有的童鞋可能有疑问：memComp明明只有一个形参，为什么用not2而不是not1？成员函数在别调用的时候，会自动传进this指针的，所以这里还是两个参数。 mem_fun和mem_fun_ref都是对类的成员函数进行配接，那么它们有什么区别吗？相信细心的童鞋已经看出来了，当容器中存放的是对象实体的时候用mem_fun_ref，当容器中存放的是对象的指针的时候用mem_fun。 mem_fun和mem_fun_ref有一个很大的弊端：它们只能接收0个或1个参数（不算this指针）。这个实在有点局限。新的bind函数模板可以用于任何函数、函数指针、成员函数、函数对象、模板函数、lambda表达式，还可以嵌套bind。六、bind 上面介绍的这些配接器都是C++11之前使用的，在C++11中这些配接器已经被废弃了，改成使用bind函数。如果想在C++11之前的版本中使用这个函数，有Linux下有两种方法。1. 包含<functional>头文件，在编译的时候增加编译参数-std=c++0x,那么就可以使用std::bind了2. 包含#include <tr1/functional> 头文件，直接可以使用std::tr1::bind了。在bind中有2种方式可以把值传递进bind函数中，一种是预先绑定的参数，这个参数是通过pass-by-value传递进去的；另一种是不预先绑定的参数，这种参数是通过placeholders占位符传递进去的，它是pass-by-reference的。上述代码中的3个排序函数配接器可以替换成下面这样的bind，如下://绑定普通函数（降序）sort（objVec.begin（）, objVec.end（）, tr1::bind（sortFun, tr1::placeholders::_2, tr1::placeholders::_1））;//绑定类对象的成员函数（升序）sort（objVec.begin（）, objVec.end（）, tr1::bind（&sortObj::memComp_const, tr1::placeholders::_1, tr1::placeholders::_2））;//绑定类指针的成员函数（降序）sort（objVecPtr.begin（）, objVecPtr.end（）, tr1::bind（&sortObj::memComp, tr1::placeholders::_2, tr1::placeholders::_1））; 注意，在上面的例子中，我使用了not2方法对结果进行倒序。但是bind和not2是不兼容的，实现倒序的方法也很简单，先传递placeholders::_2，再传递placeholders::_1就可以实现了。bind的其他用法实例:#include <iostream>#include <tr1/memory>#include <tr1/functional>using namespace std;using namespace std::tr1;int main（）{ //嵌套bind //（x + y） * x function<int （int, int）> func = bind（multiplies<int>（）, bind（plus<int>（）, placeholders::_1, placeholders::_2）, placeholders::_1）; cout << func（2, 3） << endl; //reference_wrapper<T>类型, 实现绑定引用 int x = 10; function<int （）> funcMinus = bind（minus<int>（）, 100, cref（x））; cout << funcMinus（） << endl; //输出90 x = 50; cout << funcMinus（） << endl; //输出50 return 0;} function的<>中定义的是绑定后的函数的原型，即func和funcMinus的函数原型#程序执行结果[root@oracle Documents]# ./a.out109050七、内置仿函数上面介绍bind的例子中已经使用过C++内置的仿函数，这里再进行一下汇总 1）算术类仿函数加：plus<T> 接收2个参数减：minus<T> 接收2个参数乘：multiplies<T> 接收2个参数除：divides<T> 接收2个参数模取：modulus<T> 接收2个参数否定：negate<T> 接收1个参数（正数变负数，负数变正数） 2）关系运算类仿函数等于：equal_to<T> 接收2个参数不等于：not_equal_to<T> 接收2个参数大于：greater<T> 接收2个参数大于等于：greater_equal<T> 接收2个参数小于：less<T> 接收2个参数小于等于：less_equal<T> 接收2个参数 3）逻辑运算仿函数逻辑与：logical_and<T> 接收2个参数逻辑或：logical_or<T> 接收2个参数逻辑否：logical_no<T> 接收2个参数本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2017-01/140077.htm