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STL函數對象

編輯:關於C語言

STL不但使我們能夠更輕松、更快捷地編寫復雜的代碼,而且使編寫的代碼既標准又高度優化。

std::vector<std::string> names;

// ...

std::sort(names.begin(), names.end());

       STL另一個優雅之處在於高度可配置。在以上的代碼中,使用string的小於(<)操作符對vector中的string元素進行排序,但在其它場合,未必總有一個小於操作符可供使用,而且有時並不希望以升序方式進行排序。

       class State

{

public:

   // ...

   int population() const;

   float aveTempF() const;

   // ...

};

State類用於表示聯邦的一個州,它沒有小於操作符,而且也不打算為它實現一個,因為“一個州小於另一個州”說不清是什麼意思。幸運的是,對於這樣的情形來說,STL一般允許我們指定一個替代的類似小於操作符(less-than-like)的操作。這樣的操作被稱為“比較器”,因為它用於比較兩個值:

       inline bool popLess(const State& a, const State& b)

{

     return a.population() < b.population();

}

擁有針對State的比較器之後,就可以用它進行排序了:

State aUnion[50];

// ...

std::sort(aUnion, aUnion + 50, popLess); // 按人口數進行排序

這裡我們傳遞一個指向popLess函數的指針作為比較器(函數名字會退化成一個指針)。因為popLess作為函數指針進行傳遞,所以它在sort內無法被內聯。如果希望得到快速的排序操作,這種做法只能讓人感到遺憾了。

       如果使用函數對象作為比較器,情況就會好很多:

       struct PopLess : public std::binary_function<State, State, bool>

{

   bool operator () (const State& a, const State& b) const

   {

      return a.population() < b.population();

   }

};

       PopLess類型是一個典型的、有著正確構造的STL函數對象的例子。

首先,它是一個函數對象。它重載了函數調用操作符,因此可以以普通函數調用的語法調用。這一點很重要,因為諸如sort這樣的STL泛型算法是以這種方式編寫的:函數指針和函數對象都可以用來實例化它們,只要此二者可以采用典型的函數調用語法進行調用即可。一個具有重載的operator()的函數對象完全可以滿足這個語法要求。

       其次,它派生於標准的binary_function基類。此項機制允許其它部分的STL實現詢問函數對象編譯器問題。在這個例子中,從binary_function派生下來的PopLess類型允許我們找出函數對象的參數和返回值類型。不過在這裡我們並沒有利用這種能力,但是可以打賭肯定有人需要這樣的能力,而且希望我們的PopLess類型可以為其他人所用。

       第三,這個函數對象沒有數據成員、沒有虛函數、沒有顯示聲明的構造函數和析構函數,且對operator()的實現是內聯的。用作STL比較器的函數對象一般都很小巧。簡單且快速。當然可以設計一個具有重型實現的STL函數對象,但這種做法通常不是明智之舉。當與STL協同使用時,在函數對象中避免(或盡量少)使用數據成員的另一個原因在於,STL實現可能為會一個函數對象產生若干份復制,而且假定所有這些復制都是一致的。為了確保一個對象的所有復制一致,最簡單的方式就是不要讓對象帶有任何數據成員。

       現在我們就可以使用該函數對象對這個aUnion進行排序:

       std::sort(aUnion, aUnion + 50, PopLess());   // 按人口數進行排序

       請注意在這個sort調用中跟在PopLess後面的圓括號。PopLess是一個類型,但是我們必須傳入一個該類型的對象作為函數的參數。通過在PopLess類型名字後面附加一對圓括號,就創建了一個沒名字的臨時PopLess對象,此對象僅存活於函數調用期間(這個沒名字的對象即總所周知的“匿名臨時對象”)。也可以聲明並傳入一個具名對象:

       PopLess comp;

std::sort(aUnion, aUnion + 50, comp); // 按人口數進行排序

然而,傳入一個匿名臨時對象更簡單、更符合習慣,而且擊鍵次數更少。

使用函數對象作為比較器還有一個額外的好處,就是比較操作將被內聯處理,而使用函數指針則不允許內聯。原因在於,當一個sort函數模板實例化時,編譯器知道比較器的類型是PopLess,從而使它知道PopLess:operator()將被調用,接著使它可以內聯該函數。

在STL中,函數對象另一個常見的用途是用作判斷式。判斷式是一個詢問關於單個對象的真/假問題的操作(可以將比較器視作一種二元判斷式)。

struct IsWarm : public std::unary_function<State, bool>

{

   bool operator () (const State& a) const

   {

      return a.aveTempF() > 60;

   }

};

STL判斷式的設計知道方針與STL比較器的一致,唯一的例外在於,前者是一元函數,而非二元函數。從我們前面排過序的State結果開始,采用一個適當的判斷式,可以讓我們很容易就能找到一個氣候溫暖且人數較少的州:

State* warmandsparse = find_if(aUnion, aUnion + 50, IsWarm());

 

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