1.為什么要有仿函數(shù)

我們先從一個(gè)非常簡(jiǎn)單的問(wèn)題入手。假設(shè)我們現(xiàn)在有一個(gè)數(shù)組，數(shù)組中存有任意數(shù)量的數(shù)字，我們希望能夠計(jì)數(shù)出這個(gè)數(shù)組中大于10的數(shù)字的數(shù)量，你的代碼很可能是這樣的：

#include <iostream>
using namespace std;

int RecallFunc(int *start, int *end, bool (*pf)(int))
{
  int count=0;
  for(int *i=start;i!=end+1;i++)
  {
  	count = pf(*i) ? count+1 : count;
  }
  return count;
}

bool IsGreaterThanTen(int num)
{
	return num>10 ? true : false;
}

int main()
{
	int a[5] = {10,100,11,5,19};
  int result = RecallFunc(a,a+4,IsGreaterThanTen);
  cout<<result<<endl;
  return 0;
}

RecallFunc()函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)是一個(gè)函數(shù)指針，用于外部調(diào)用，而IsGreaterThanTen()函數(shù)通常也是外部已經(jīng)定義好的，它只接受一個(gè)參數(shù)的函數(shù)。如果此時(shí)希望將判定的閾值也作為一個(gè)變量傳入，變?yōu)槿缦潞瘮?shù)就不可行了：

bool IsGreaterThanThreshold(int num, int threshold) 
{
	return num>threshold ? true : false;
}

雖然這個(gè)函數(shù)看起來(lái)比前面一個(gè)版本更具有一般性，但是它不能滿(mǎn)足已經(jīng)定義好的函數(shù)指針參數(shù)的要求，因?yàn)楹瘮?shù)指針參數(shù)的類(lèi)型是bool (*)(int)，與函數(shù)bool IsGreaterThanThreshold(int num, int threshold)的類(lèi)型不相符。如果一定要完成這個(gè)任務(wù)，按照以往的經(jīng)驗(yàn)，我們可以考慮如下可能途徑：

（1）閾值作為函數(shù)的局部變量。局部變量不能在函數(shù)調(diào)用中傳遞，故不可行；
（2）函數(shù)傳參。這種方法我們已經(jīng)討論過(guò)了，多個(gè)參數(shù)不適用于已定義好的RecallFunc函數(shù)。
（3）全局變量。我們可以將閾值設(shè)置成一個(gè)全局變量。這種方法雖然可行，但是不優(yōu)雅，且非常容易引入Bug，比如全局變量容易同名，造成命名空間污染。

那么有什么好的處理方法呢？仿函數(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

2.仿函數(shù)的定義

仿函數(shù)（Functor）又稱(chēng)為函數(shù)對(duì)象（Function Object）是一個(gè)能行使函數(shù)功能的類(lèi)。仿函數(shù)的語(yǔ)法幾乎和我們普通的函數(shù)調(diào)用一樣，不過(guò)作為仿函數(shù)的類(lèi)，都必須重載operator()運(yùn)算符。因?yàn)檎{(diào)用仿函數(shù)，實(shí)際上就是通過(guò)類(lèi)對(duì)象調(diào)用重載后的operator()運(yùn)算符。

如果編程者要將某種“操作”當(dāng)做算法的參數(shù)，一般有兩種方法：
（1）一個(gè)辦法就是先將該“操作”設(shè)計(jì)為一個(gè)函數(shù)，再將函數(shù)指針當(dāng)做算法的一個(gè)參數(shù)。上面的實(shí)例就是該做法；
（2）將該“操作”設(shè)計(jì)為一個(gè)仿函數(shù)（就語(yǔ)言層面而言是個(gè)class），再以該仿函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象，并以此對(duì)象作為算法的一個(gè)參數(shù)。

很明顯第二種方法會(huì)更優(yōu)秀，原因也在上一小節(jié)有所闡述。正如上面的例子，在我們寫(xiě)代碼時(shí)有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有些功能代碼，會(huì)不斷地被使用。為了復(fù)用這些代碼，實(shí)現(xiàn)為一個(gè)公共的函數(shù)是一個(gè)解決方法。不過(guò)函數(shù)用到的一些變量，可能是公共的全局變量。引入全局變量，容易出現(xiàn)同名沖突，不方便維護(hù)。

這時(shí)就可以用仿函數(shù)了，寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單類(lèi)，除了維護(hù)類(lèi)的基本成員函數(shù)外，只需要重載operator()運(yùn)算符 。這樣既可以免去對(duì)一些公共變量的維護(hù)，也可以使重復(fù)使用的代碼獨(dú)立出來(lái)，以便下次復(fù)用。而且相對(duì)于函數(shù)更優(yōu)秀的性質(zhì)，仿函數(shù)，還可以進(jìn)行依賴(lài)、組合與繼承等，這樣有利于資源的管理。如果再配合模板技術(shù)和Policy編程思想，那就更是威力無(wú)窮了，大家可以慢慢體會(huì)。Policy表述了泛型函數(shù)和泛型類(lèi)的一些可配置行為（通常都具有被經(jīng)常使用的缺省值）。

STL中也大量涉及到仿函數(shù)，有時(shí)仿函數(shù)的使用是為了函數(shù)擁有類(lèi)的性質(zhì)，以達(dá)到安全傳遞函數(shù)指針、依據(jù)函數(shù)生成對(duì)象、甚至是讓函數(shù)之間有繼承關(guān)系、對(duì)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和操作的效果。比如STL中的容器set就使用了仿函數(shù)less ，而less繼承的binary_function，就可以看作是對(duì)于一類(lèi)函數(shù)的總體聲明了，這是函數(shù)做不到的。

//less的定義
template<typename _Tp> struct less : public binary_function<_Tp, _Tp, bool>
{
   bool operator()(const _Tp& __x, const _Tp& __y) const
   { return __x < __y; }
};
 
//set的申明
template<typename _Key, 
				typename _Compare = std::less<_Key>,
				typename _Alloc = std::allocator<_Key>>
  			class set;

仿函數(shù)中的變量可以是static的，同時(shí)仿函數(shù)還給出了static的替代方案，仿函數(shù)內(nèi)的靜態(tài)變量可以改成類(lèi)的私有成員，這樣可以明確地在析構(gòu)函數(shù)中清除所用的內(nèi)容，如果用到了指針，那么這個(gè)是不錯(cuò)的選擇。有人說(shuō)這樣的類(lèi)已經(jīng)不是仿函數(shù)了，但其實(shí)，封裝后從外界觀察，可以明顯地發(fā)現(xiàn)，它依然有函數(shù)的性質(zhì)。

3.仿函數(shù)實(shí)例

我們先來(lái)看一個(gè)仿函數(shù)的例子：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Functor
{
public:
	void operator() (const string& str) const
	{
		cout << str << endl;
	}
};

int main()
{
	Functor myFunctor;
	myFunctor("Hello world!");
	return 0;
}

程序輸出：

Hello world!。

可以見(jiàn)到，仿函數(shù)提供了第四種解決方案：成員變量。成員函數(shù)可以很自然的訪問(wèn)成員變量，從而解決上文最開(kāi)始的那個(gè)問(wèn)題。

class StringAppend
{
public:
  explicit StringAppend(const string& str) : ss(str){}
  void operator() (const string& str) const
  {
     cout<<str<<' '<<ss<<endl;
  }
private:
  const string ss;
};

int main()
{
  StringAppend myFunctor2("and world!");
  myFunctor2("Hello");
  return 0;
}

程序輸出：

Hello and world!。

這個(gè)例子應(yīng)該可以讓您體會(huì)到仿函數(shù)的一些作用：它既能像普通函數(shù)一樣傳入給定數(shù)量的參數(shù)，還能存儲(chǔ)或者處理更多我們需要的有用信息。于是本小節(jié)開(kāi)頭的問(wèn)題就迎刃而解了：

#include <iostream>
using namespace std;
class IsGreaterThanThresholdFunctor
{
public:
	explicit IsLessThanTenFunctor(int tmp_threshold) : threshold(tmp_threshold{}
  bool operator() (int num) const
  {
      return num>10 ? true : false;
  }
private:
  const int threshold;
};

int RecallFunc(int *start, int *end, IsGreaterThanThresholdFunctor myFunctor)
{
  int count=0;
  for(int *i=start;i!=end+1;i++)
  {
    count = myFunctor(*i) ? count+1 : count;
  }
  return count;
}
int main()
{
  int a[5] = {10,100,11,5,19};
  int result = RecallFunc(a,a+4,IsLessThanTenFunctor(10));
  cout<<result<<endl;
  return 0;
}

以上就是淺析C++ 仿函數(shù)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++ 仿函數(shù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！