Функции и функциональные объекты
Некоторые алгоритмы стандартной библиотеки C++ требуют функций в качестве параметров. Простейший пример — алгоритм for each (), который вызывает переданную ему функцию для каждого элемента контейнера. В этом разделе мы рассмотрим вопросы, связанные с функциональными параметрами алгоритмов.
Функции и предикаты
Иногда нужно выполнить какое-то действие для каждого элемента контейнера. Упомянутый выше алгоритм for_each() позволяет сделать именно это. Функция, выполняющая необходимое действие для отдельного элемента, передается как третий аргумент алгоритма. Первые два задают диапазон. Вот пример:
void Square(int arg) { return arg * arg; }
int main() {
vector<int> iVect;
for_each(iVect.begin (), iVect.end(), Square);
}
Двухместные функции принимают два параметра. Часто они применяются к элементам различных контейнеров. Например, имеется два списка, и нужно что-то сделать с элементом первого списка в зависимости от значения соответствующего ему элемента во втором. Это делается с помощью алгоритма transform (), одна из форм которого имеет вид
template <class Inputlteratorl, class Inputlterator2,
class Outputlterator, class Binary0peration>_
Outputlterator transform(Inputlteratorl firsti,
Inputlteratorl lasti,
Inputlterator2 first2,
Outputlterator result,
BinaryOperation binary_func);
Первые два параметра задают диапазон первого контейнера. Параметр first2 указывает начало второго контейнера. Контейнер, куда будет записан результат, начинается с result. Последний параметр — указатель на двухместную функцию преобразования.
Особо можно выделить функции- предикаты. Предикат — это функция, возвращающая булево значение. Они используются с алгоритмами типа find_if () , который находит в указанном диапазоне значение, для которого предикат истинен:
template <class Inputlterator, class Predicate>
Inputlterator find if(Inputlterator first,
Inputlterator last,
Predicate pred);
Функциональные объекты
Функциональный объект — это представитель класса, в котором определена операция вызова (скобки). Существуют различные ситуации, когда желательно передавать алгоритмам не функции, а функциональные объекты. Иногда это позволяет применить готовый функциональный объект стандартной библиотеки вместо новой функции; иногда — улучшить производительность благодаря генерированию встроенного кода. Кроме того, операция вызова может иметь доступ к информации, которая хранится в объекте — функциональный объект, в отличие от функции, обладает “памятью”.
В библиотеке шаблонов имеется ряд стандартных функциональных объектов, предназначенных для передачи алгоритмам в качестве параметра, задающего конкретную операцию. Вот они:
Функциональный объект |
Операция |
Арифметические |
|
plus | сложение х + у |
minus | .вычитание х - у |
multiplies | умножение х * у |
divides | деление х / у |
modulus | остаток х % у |
negate | смена .знака -х |
Отношения |
|
equal to | равенство == |
not equal to | неравенство != |
greater | больше > |
less | меньше < |
greater equal | больше или равно >= |
less equal | меньше или равно <= |
Логические |
|
logical and | логическое И && |
logical or | логическое ИЛИ | | |
logical not | логическое отрицание ! |
transform(vec.begin(), vec.endf), vec.begin(),
negate<int> ());
меняет знак всех элементов вектора vec.
Можно привести примеры более сложных функциональных объектов с “памятью”, которые хранят между вызовами информацию о своем текущем состоянии. Определяемые пользователем функциональные объекты часто производятся от шаблонов классов unary_function и binary_function.
Типичным примером функциональнь1х объектов, сохраняющих свое состояние, являются различные генераторы, как, например, генератор случайных чисел.
Вот программа, в которой реализуется совсем простой функциональный объект — генератор чисел Фибоначчи:
///////////////////////////////////////////////////
// FuncObj.cpp: Генератор чисел Фибоначчи.
//
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#pragma hdrstop #include <condefs.h>
using namespace std;
class Fibo { // Класс функционального объекта.
int iCur, iNext;
public:
Fibo() { iNext = iCur =1; } // Инициализация состояния.
int operator ()() { // Операция вызова; возвращает
int temp = iCur; // следующий член ряда.
iCur = iNext; iNext = iCur + temp;
return temp;
} };
int main () {
//
// Сначала проверим вручную, как работает класс.
// Fibo fObj ;
cout << "Generated sequence of 16 numbers:" << endl;
for (int i=0; i<15; i++) cout << fObj () << ", ";
cout << f0bj() “ endl;
//
// Теперь генерируем вектор с помощью
// стандартного алгоритма.
//
vector<int> iVec(16);
generate (iVec .begin (), iVec.end(), Fibo());
cout << endl<< "Vector initialized by generate () algorithm:"<< endl;
copy (iVec .begin (), iVec.end(),ostream_iterator<int> (cout, " "));
return 0;
}
Программа выводит:
Generated sequence of 16 numbers:
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987
Vector initialized by generate() algorithm:
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
Объекты-связки
Связка создает из двухместного функционального объекта одноместный функциональный объект, фиксируя значение одного из аргументов. В библиотеке шаблонов имеется два объекта-связки, bindlst и bind2nd. Они предназначены для фиксации соответственно первого или второго аргумента.
Следующий фрагмент кода подсчитывает число элементов в списке со значениями, большими 10:
int count = 0;
count_if (aList .begin ()., alist.end(),
bind2nd(greater<int>(), 10), count);
cout<< "Number of elements greater than 10 = " << count<< endl;
Здесь связка bind2nd применяется к функциональному объекту greater, задавая его второй аргумент равным 10 (если применить связку bindlst, то будут подсчитаны элементы, меньшие 10.
Негаторы
Негатор создает из функционального объекта другой объект с прямо противоположным действием, т. е. служит выражением отрицания. В библиотеке есть два негатора, noti и not2, применяемые соответственно к одноместным и двухместным функциональным объектам. Например,
noti(bind2nd(greater<int>(), 10))
означает “не больше 10”. Конечно, такое отношение можно записать и без негатора (имеется функциональный объект less_equal), но все равно негаторы часто оказываются полезны.