【C++】仿函数

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一、仿函数的介绍

仿函数（Functors）是一个在编程中常用的术语，特别是在面向对象编程和函数式编程中。它主要用于描述一个对象，这个对象表现得像函数一样，可以像调用函数一样使用。简单来说，仿函数是可以被调用的对象。

在面向对象编程中，仿函数是通过重载函数调用运算符 operator() 实现的。一个仿函数对象的行为就像一个函数，尽管它本质上是一个类的实例。例如，在C++中，我们可以通过重载 operator() 来实现仿函数。

class Add
{
public:Add(int x):_val(x){}int operator()(int y) //重载()操作符，使对象可以像函数一样调用。{return _val + y;}
private:int _val;
};
int main()
{Add add(5); // 创建一个仿函数对象cout << add(10) << endl; // 输出 15，因为 5 + 10 = 15return 0;
}

Add 类是一个仿函数类，通过重载 operator()，我们可以像使用普通函数那样调用 Add 的实例。

仿函数的优点

1. 状态保存：函数对象（仿函数）可以保存状态，比如在上面的例子中，Adder 类保存了一个初始值 val。
2. 灵活性：由于仿函数是一个类对象，可以利用类的成员函数、构造函数等实现更复杂的功能。
3. 泛型编程的便利性：在像 C++ 标准库的模板算法中，仿函数常常被用来作为参数传递给算法函数，这比简单的函数指针要灵活得多。

二、仿函数的使用

使用仿函数进行排序

仿函数常用于STL中的排序操作，例如std::sort()函数。

class Greater
{
public:bool operator()(int a, int b){return a > b; // 排降序}
};int main() {std::vector<int> v = { 3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 10 };Greater cmp;std::sort(v.begin(), v.end(), cmp);for (int num : v) {std::cout << num << " ";}return 0;
}

仿函数具有灵活性

仿函数 可以具有任意数量的参数，并可以用于各种不同的操作。这使得它们非常灵活，可以根据需要进行定制。

class ADD
{
public:int operator()(int a, int b){return a + b;}
};
class SUB
{
public:int operator()(int a, int b){return a - b;}
};
int main() {ADD add;SUB sub;int a = add(5, 3);int b = sub(5, 3);cout << a << endl;cout << b << endl;return 0;
}

仿函数在实际中的简单使用

在写一些代码的时候，可能会使用比较大小的操作符进行排序。比如建堆，我们写了一个建大堆的接口，如果我们想要建小堆又要写一个和建大堆类似大的代码，这时候就会很麻烦。但是我们用仿函数就可以有效规避这一问题。

#include<vector>template<class T>
class Less
{
public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x < y;}
};template<class T>
class Greater
{
public:bool operator()(const T& x, const T& y){return x > y;}
};namespace bit
{// 默认是大堆template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>class priority_queue{public:void AdjustUp(int child){Compare com;int parent = (child - 1) / 2;while (child > 0){//if (_con[parent] < _con[child])if(com(_con[parent], _con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);child = parent;parent = (child - 1) / 2;}else{break;}}}void push(const T& x){_con.push_back(x);AdjustUp(_con.size() - 1);}void AdjustDown(int parent){// 先假设左孩子小size_t child = parent * 2 + 1;Compare com;while (child < _con.size())  // child >= n说明孩子不存在，调整到叶子了{// 找出小的那个孩子//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])if (child + 1 < _con.size() && com(_con[child], _con[child + 1])){++child;}//if (_con[parent] < _con[child])if (com(_con[parent],_con[child])){swap(_con[child], _con[parent]);parent = child;child = parent * 2 + 1;}else{break;}}}void pop(){swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);_con.pop_back();AdjustDown(0);}const T& top(){return _con[0];}size_t size() const{return _con.size();}bool empty() const{return _con.empty();}private:Container _con;};
}

当然这只是一个简单的应用。