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  • find(),find_if(),以及巧妙的函数对象,函数适配器

    在学习到《Essential C++》3.6节时自己按照自己的想法来实现书上提到的思路。代码虽然简单,不过自己却发现有很多其他地方不熟悉,比如函数指针的用法,仿函数和函数适配器的使用。捣鼓了半天,总算懂了点眉目,简单总结下以备忘。

    文档按照五部分分写,先依次简单地介绍find()与find_if()算法、函数指针用法、仿函数(functon object)和函数适配器(function adapters)。最后贴上自己实验的代码并简单分析。

    一、
    因为问题起于泛型搜索算法find_if(),所以先总结下有关find()和find_if()。 声明:
            InputIterator
            find (InputIterator beg, InputIterator end, const T& value)
            InputIterator
            find_if(InputIterator beg, InputIterator end, UnaryPredicate op)第一种形式返回在搜索域[beg,end)内与value值相等的元素的地址;
    第二种形式返回在搜索域[beg,end)内满足一元谓词函数op(elem)为真的元素的地址。
         1) 以上两种形式在搜索不到匹配元素的情况下均返回end;
         2) 注意op函数调用期间不能够改变自身的状态;
         3) op不能更改传递进来的参数;

    二、
    为了增强泛型算法的灵活性,一些泛型算法允许传递用户自定的的函数。泛型算法在使用辅助函数时有不同的方式,有些是可以省略的,即算法是可以不用给定的函数,而有些是强制性的,即必须使用这些函数。如下         
    // CODE SNIPPET
            void print (int elem)
            {         
                    cout <<elem <<’ ‘;
            }
            ……
            for_each (coll.begin(), coll.end(), print);一种特殊的辅助函数便是谓词函数,谓词函数通常指的是返回值为boolean的函数,它们通常用来为排序或者搜索算法指定参照条件。在使用中谓词函数可分为带有一个参数的谓词函数(unary)和需要两个参数的谓词函数(binary),值得注意的是并不是所有返回值为boolean类型的函数都是合法的谓词函数。

    三、
    仿函数是一种对象,但它具有函数一样的功能,并且比函数更有优势。其中一点便是效率更高。我们使用的仿函数通常被声明为inline,所以其大部分执行逻辑在编译时已经基本确定,因而少掉了频繁调用函数的开销。可以自己定义简单的仿函数,如下: // CODE SNIPPET
    class Print{
            public:
                    void operator() (int elem) const
                    {
                            cout <<elem <<’ ‘;
                     }
    };
    ……
    for_each (coll.begin(), coll.end(), Print());
    ……C++的STL中提供了多种预定义的仿函数,如negate<type>(), plus<type>(), minus<type>(), multiplies<type>(), divides<type>(), modulus<type>(), equal_to<type>(), not_equal_to<type>(), less<type>(), greater<type>(), less_equal<type>(), greater_equal<type>(), logical_not<type>(), logical_and<type>(), logical_or<type>().

    四、
    函数适配器也是一种仿函数,不过这种仿函数更为高等,因为它可以将一个仿函数与另一个仿函数/ 值/ 特殊的函数结合起来。

    不难发现,STL常使用的仿函数虽然提供了多种有用的仿函数,然而这些仿函数均是通过迭代器对容器里面的元素进行操作,但是有时候你还需要用其他的值结合,这时候便可以使用函数适配器(见下面的例子)。


    编译不能通过的代码如下所示: // code snippet
    #include <iostream>
    #include <vector>
    #include <algorithm>
    #include <functional>

    using namespace std;

    bool less_than(int a, int b)
    {
            return (a<b ? true:false);
    }

    vector<int> filter(const vector<int> &vec, int filter_value, bool (*ptr_func)(int, int))
    {
            vector<int> temp;
            vector<int>::const_iterator iter = vec.begin();

            while (find_if(iter, vec.end(), ptr_func(*iter, filter_value)) != vec.end())
            {
                    temp.push_back(*iter);
                    ++iter;
            }        
            return temp;
    }

    void display(vector<int> &vec)
    {
            for (int ix=0; ix<vec.size(); ++ix)
                    cout <<vec[ix] <<" ";
            cout <<"\n";
    }
            
    int main()
    {
            const int nsize = 5;
            int int_arr[nsize] = { 2, 4, 5, 6, 7};
            vector<int>vec(int_arr, int_arr+nsize);
            display(vec);
            vector<int>result;

            result = filter(vec, 6, less_than);
            display(result);
            
            return 0;        
    }可见,我在使用find_if()函数的时候,将里面本应该为“函数指针”的第三个参数写成了对这个函数的“函数调用”,这是不允许的。但整个程序的思路并没有错,因为上面的代码可以通过仿函数来解决的。

    上面也提到,一般通用的仿函数仅是对容器里面的值进行处理,但本例的思路是需要将容器里面的每个值以此与另一个值val进行比较的。所以必须要使用到函数适配器来将一个仿函数与一个值进行绑定。如下是更正后的代码: // code snippet
    #include <iostream>
    #include <vector>
    #include <algorithm>
    #include <functional>

    using namespace std;

    bool less_than(int a, int b)
    {
            return (a<b ? true:false);
    }

    vector<int> filter(const vector<int> &vec, int val, less<int>&lt)
    {
            vector<int> nvec;
            vector<int>::const_iterator iter = vec.begin();
            
            while ((iter=find_if(iter, vec.end(), bind2nd(lt, val))) != vec.end())
            {
                    nvec.push_back(*iter);
                    iter ++;
            }
            return nvec;
    }

    void display(vector<int> &vec)
    {
            for (int ix=0; ix<vec.size(); ++ix)
                    cout <<vec[ix] <<" ";
            cout <<"\n";
    }
            
    int main()
    {
            const int nsize = 5;
            int int_arr[nsize] = { 2, 4, 5, 6, 7};
            vector<int>vec(int_arr, int_arr+nsize);
            display(vec);
            vector<int>result;

            result = filter(vec, 6, less<int>());
            display(result);
            
            return 0;        
    }

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