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STL中仿函數(functors)、類成員和mem_fun的使用

編輯:關於VC++

眾所周知,STL使用起來非常方便,其中仿函數(functor)扮演了一個非常重要的角色。靈活運用仿函數的使用對於發揮STL強大功能非常關鍵。本文詳細介紹了如何使用mem_fun和mem_fun1來綁定類成員函數,使之成為functor

什麼是仿函數?就是一個重載了"()"運算符的struct,例如:

struct print_obj{
  void operator(int a)const{
     cout<<a<<endl;
  }
};

在STL的許多算法(algorithm)中都需要使用functor. 如:for_each. 同樣在關聯容器中也需要使用functor, 如map, set等。經常在使用STL算法的時候,經常需要把仿函數和類聯系在一起,如果可以直接使用類的成員函數作為仿函數,那就方便多了。mem_fun的功能就是如此。

先看個簡單的例子:

struct D {
 D(int i=0){num=i;}
 int num;
};
struct print_D{
 void operator()(const D* d)const{
   cout<<"I am D. my num="<<d->num<<endl;
  }
};
  
int main()
{
 vector<D*> V;
 V.push_back(new D(1));
 V.push_back(new D(2));
 V.push_back(new D);
 V.push_back(new D(3));
 for_each(V.begin(), V.end(), print_D());
}

編譯輸出:

I am D. my num=1
I am D. my num=2
I am D. my num=0
I am D. my num=3

如果使用mem_fun,會方便很多:

struct D {
 D(int i=0){num=i;}
 void print() { cout << "I'm a D. my num=" << num<< endl; }
 int num;
};
int main()
{
 vector<D*> V;
 V.push_back(new D(1));
 V.push_back(new D(2));
 V.push_back(new D);
 V.push_back(new D(3));
 for_each(V.begin(), V.end(), mem_fun(&D::print));
}

是不是省了一個仿函數?方便多了,沒錯吧。這也更符合面向對象的規則。不過這樣好像讓人難以理解,這裡告訴你一個理解STL的訣竅:

如果對STL的某個部分不了解,就去看源碼,源碼是最好的老師。

那看看源碼是怎麼回事,在SGI STL的stl_function.h:

template <class _Ret, class _Tp>
inline mem_fun_t<_Ret,_Tp> mem_fun(_Ret (_Tp::*__f)())
{ return mem_fun_t<_Ret,_Tp>(__f); }

原來mem_fun返回的是一個對象:mem_fun_t<_Ret,_Tp>.(不要嫌人家命名太怪異).那mem_fun_t<_Ret,_Tp>又是什麼東東?還是看源碼:

template <class _Ret, class _Tp>
class mem_fun_t : public unary_function<_Tp*,_Ret> {
public:
  explicit mem_fun_t(_Ret (_Tp::*__pf)()) : _M_f(__pf) {}
  _Ret operator()(_Tp* __p) const { return (__p->*_M_f)(); }
private:
  _Ret (_Tp::*_M_f)();
};

看明白了嗎?原來mem_fun_t就是一個functor,這下就滿足了for_each的要求了。其調用流程是這樣的,for_each把vector中的元素傳送給mem_fun,mem_fun自己產生一個仿函數mem_fun_t,然後仿函數調用其重載的()。過程就這麼簡單。當然你不能對其他類的成員函數進行綁定,因為在for_each調用過程中,會傳遞其*iterator值,如果是其他類的成員函數,那麼這個類的對象無法傳入,當然就無法完成任務了。

這裡使用的是vector<D*> V; 在mem_fun_t構造函數中,剛好需要指針,如果不是D*, 而是使用vector<D> V; 還能用嗎?

這是你需要使用的是mem_fun_ref。把程序改成:

struct D {
 D(int i=0){num=i;}
 void print() { cout << "I'm a D. my num=" << num<< endl; }
 int num;
};
int main()
{
 vector<D> V;
 V.push_back(D(1));
 V.push_back( D(2));
 V.push_back( D());
 V.push_back( D(3));
 for_each(V.begin(), V.end(), mem_fun_ref(&D::print));
}

一切都OK了。

mem_fun對於一些多態的虛函數也十分有用,注意看下面的例子:

struct B {
 virtual void print() = 0;
};
struct D1 : public B {
 void print() { cout << "I'm a D1" << endl; }
};
struct D2 : public B {
 void print() { cout << "I'm a D2" << endl; }
};
int main()
{
 vector<B*> V;
 V.push_back(new D1);
 V.push_back(new D2);
 V.push_back(new D2);
 V.push_back(new D1);
 for_each(V.begin(), V.end(), mem_fun(&B::print));
}

理解了嗎? 有更多的興趣,可以看看mem_fun1和mem_fun1_ref,他們可以使用綁定一個參數的類成員。

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