如何应用C++的函数对象

下面是关于如何应用C++的函数对象的完整攻略。

什么是函数对象

在C++中，函数对象（Functors）是一种可调用的对象，它可以像函数一样使用。通常，函数对象通过重载operator()来实现这种可调用的行为。

函数对象广泛用于STL中，因为容器类通常需要用到函数对象来实现一些算法，比如sort()、find_if()等等。

如何定义函数对象

函数对象可以像定义普通函数一样定义，只不过需要重载operator()。

class MyFunctor{
public:
    int operator()(int a, int b){
        return a+b;
    }
};

上面的代码定义了一个名为MyFunctor的函数对象，它重载了operator()，实现了两个参数相加的操作。使用时，可以实例化MyFunctor对象，并调用它的operator()函数。

MyFunctor myFunc;
int result = myFunc(1, 2); // 3

函数对象可以带参数

除了构造函数外，函数对象还可以定义其他的成员函数，并使用构造函数传递参数，从而实现更加复杂的操作。

class MyFunctor{
public:
    MyFunctor(int weight):
        m_weight(weight){}
    int operator()(int a, int b){
        return m_weight * (a+b);
    }
private:
    int m_weight;
};

上述代码定义的MyFunctor函数对象带有一个参数m_weight，并将其通过构造函数进行赋值。它的operator()实现了两个参数相加并乘以权重的操作。

MyFunctor myFunc(10);
int result = myFunc(1, 2); // 30

使用函数对象排序

下面来看一个使用函数对象在容器中排序的例子。在这个例子中，我们将使用一个名为Person的结构体表示人，然后使用一个名为AgeCompare的函数对象来定义从小到大的排序规则。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

struct Person{
    int age;
    std::string name;
};

class AgeCompare{
public:
    bool operator()(const Person& p1, const Person& p2){
        return p1.age < p2.age;
    }
};

int main(){
    std::vector<Person> persons{
        {23, "Tom"},
        {26, "Jack"},
        {18, "Alice"}
    };
    std::sort(persons.begin(), persons.end(), AgeCompare());
    for(auto p : persons){
        std::cout << p.name << ": " << p.age << std::endl;
    }
    return 0;
}

上面的代码中，我们定义了一个名为AgeCompare的函数对象，重载了operator()以实现从小到大的排序。在main函数中，创建了一个vector<Person>容器，然后通过sort函数进行排序，最后输出排序结果。

使用函数对象查找

除了排序外，函数对象还可以用于查找，下面是一个使用函数对象查找的例子。在这个例子中，我们将使用一个名为Even的函数对象来查找容器中是否含有偶数。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

class Even{
public:
    bool operator()(int num){
        return num % 2 == 0;
    }
};

int main(){
    std::vector<int> nums{1, 3, 4, 5, 8};
    auto it = std::find_if(nums.begin(), nums.end(), Even());
    if(it != nums.end()){
        std::cout << "Found even number: " << *it << std::endl;
    }else{
        std::cout << "No even number found" << std::endl;
    }
    return 0;
}

上述代码创建了一个名为Even的函数对象，用来判断一个数是否为偶数。在main函数中，创建了一个vector<int>容器，然后使用std::find_if函数和Even函数对象查找是否有偶数存在，最后输出查找结果。

总结

函数对象是C++中非常重要的一种程序元素，它能够替代函数，实现更加复杂的操作。本文对函数对象进行了详细的介绍，并给出了两个使用函数对象的示例。