C++11的functional模块介绍和使用案例
functional模块介绍
functional模块是C++ 11提供了一组函数对象和算法,用于增强C++的函数式编程能力。该模块中的函数对象和算法可以大大简化代码,并提供了一些有用的工具,例如函数适配器和函数对象的组合。
functional模块中的函数对象包括:
- plus:加法函数对象,用于将两个参数相加。
- minus:减法函数对象,用于将第一个参数减去第二个参数。
- multiplies:乘法函数对象,用于将两个参数相乘。
- divides:除法函数对象,用于将第一个参数除以第二个参数。
- modulus:取模函数对象,用于返回第一个参数除以第二个参数的余数。
- negate:取反函数对象,将参数取反。
functional模块中的算法包括:
- bind:将一个函数对象和一些参数绑定在一起,生成一个新的函数对象。
- mem_fn:将一个成员函数包装成函数对象。
- not1:对一个函数对象进行逻辑非运算。
- ref:将一个对象包装成一个引用包装器。
- cref:将一个对象包装成一个const引用包装器。
使用案例
案例一
#include <iostream> #include <functional> int main() { std::plus<int> plusFunc; int result = plusFunc(1, 2); // 将1和2相加,返回3 std::cout << result << std::endl; return 0; }
在上面的例子中,我们创建了一个std::plus<int>的实例plusFunc,该实例可以用于将两个整数相加。然后,我们调用plusFunc函数对象,传入参数1和2,并将返回的结果赋值给result变量。最后,我们将结果输出到控制台,得到的输出结果是3。
使用std::plus函数对象的好处是,它可以与其他函数对象和算法结合使用,例如使用std::transform算法对一个容器中的元素进行相加操作:
#include <iostream> #include <functional> #include <vector> #include <algorithm> int main() { std::vector<int> nums {1, 2, 3, 4, 5}; std::vector<int> result(nums.size()); std::transform(nums.begin(), nums.end(), nums.begin(), std::negate<int>()); std::transform(nums.begin(), nums.end(), result.begin(), std::bind(std::plus<int>(), std::placeholders::_1, 2)); for (int num : result) { std::cout << num << " "; } return 0; }
在上面的例子中,我们首先使用std::transform算法和std::negate函数对象对nums容器中的元素进行取反操作。然后,使用std::transform算法和std::bind函数将nums中的每个元素与2相加,并将结果存储在result容器中。最后,我们遍历result容器并输出每个元素的值。输出结果为-1 0 1 2 3,表示nums中的每个元素都加上了2。
这个例子展示了std::plus函数对象的灵活性,它可以与其他函数对象和算法结合使用,简化了代码,并提供了更好的可读性和可维护性。
案例二
#include <iostream> #include <functional> int add(int a, int b) { return a + b; } int subtract(int a, int b) { return a - b; } int main() { std::function<int(int, int)> func1 = add; std::function<int(int, int)> func2 = std::bind(subtract, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1); int result1 = func1(1, 2); // 调用add函数,返回3 int result2 = func2(2, 1); // 调用subtract函数,返回1 std::cout << result1 << std::endl; std::cout << result2 << std::endl; return 0; }
在上面的例子中,我们定义了两个函数add和subtract,并使用std::function将它们包装成函数对象func1和func2。然后,我们可以像调用普通函数一样使用这些函数对象,通过调用func1和func2来执行对应的函数。输出结果分别为3和1。
在这个例子中,我们使用了bind函数将subtract函数的两个参数绑定在一起,然后通过调整参数的顺序来实现减法运算。这是functional模块中的一个常见用法,可以用来生成新的函数对象。
案例三
#include <iostream> #include <functional> class MyClass { public: void printMessage(const std::string& message) { std::cout << message << std::endl; } }; int main() { MyClass obj; auto printFunc = std::mem_fn(&MyClass::printMessage); printFunc(obj, "Hello, world!"); // 调用obj对象的printMessage函数,并传入参数"Hello, world!" return 0; }
在上面的例子中,我们定义了一个名为MyClass的类,该类具有一个成员函数printMessage,用于输出一条消息。然后,我们创建了一个MyClass类型的对象obj,并使用std::mem_fn将printMessage函数转化为一个函数对象printFunc。最后,我们调用printFunc函数对象,传入obj对象和字符串参数"Hello, world!",从而调用了obj对象的printMessage函数并输出了消息。
使用std::mem_fn函数对象的好处是,它允许我们以通用的方式处理成员函数指针和成员函数对象,可以与其他函数对象和算法结合使用。例如,我们可以通过std::transform算法将一个容器中的每个元素调用成员函数并获取结果:
#include <iostream> #include <functional> #include <vector> #include <algorithm> class MyClass { public: int multiply(int x, int y) { return x * y; } }; int main() { std::vector<int> nums {1, 2, 3, 4, 5}; std::vector<int> result(nums.size()); MyClass obj; auto multiplyFunc = std::mem_fn(&MyClass::multiply); std::transform(nums.begin(), nums.end(), result.begin(), std::bind(multiplyFunc, &obj, std::placeholders::_1, 2)); for (int num : result) { std::cout << num << " "; } return 0; }
在上面的例子中,我们定义了一个名为MyClass的类,该类具有一个成员函数multiply,用于计算两个整数的乘积。然后,我们创建了一个MyClass类型的对象obj,并使用std::mem_fn将multiply函数转化为一个函数对象multiplyFunc。最后,我们使用std::transform算法和std::bind函数将nums容器中的每个元素和数字2传入multiplyFunc函数对象中进行计算,并将结果存储在result容器中。最后,我们遍历result容器并输出每个元素的值。输出结果为2 4 6 8 10,表示nums中的每个元素都乘以了2。
这个例子展示了std::mem_fn函数对象的灵活性,它允许我们处理成员函数指针和成员函数对象,并与其他函数对象和算法结合使用,简化了代码,并提供了更好的可读性和可维护性。
案例四
#include <iostream> #include <functional> void updateValue(int& value) { value += 10; } int main() { int num = 5; std::cout << "Before update: " << num << std::endl; std::function<void()> updateFunc = std::bind(updateValue, std::ref(num)); updateFunc(); std::cout << "After update: " << num << std::endl; return 0; }
在上面的例子中,我们定义了一个名为updateValue的函数,该函数接受一个引用参数,并将其值增加10。然后,我们创建了一个名为num的整数变量,初始值为5。接下来,我们使用std::ref函数模板将num对象转化为一个引用包装器,并通过std::bind函数将updateValue函数与引用包装器绑定到一起,创建一个函数对象updateFunc。最后,我们调用updateFunc函数对象,从而实际调用了updateValue函数,并传递了num对象的引用作为参数。输出结果为:
Before update: 5
After update: 15
可以看到,通过使用std::ref函数模板,我们可以在函数调用中传递对象的引用,从而实现对对象的修改。
案例五
#include <iostream> #include <functional> void printValue(const int& value) { std::cout << "Value: " << value << std::endl; } int main() { int num = 10; std::function<void()> printFunc = std::bind(printValue, std::cref(num)); printFunc(); return 0; }
在上面的例子中,我们定义了一个名为printValue的函数,该函数接受一个常量引用参数,并打印该值。然后,我们创建了一个名为num的整数变量,初始值为10。接下来,我们使用std::cref函数模板将num对象转化为一个常量引用包装器,并通过std::bind函数将printValue函数与常量引用包装器绑定到一起,创建一个函数对象printFunc。最后,我们调用printFunc函数对象,从而实际调用了printValue函数,并传递了num对象的常量引用作为参数。输出结果为:
Value: 10
可以看到,通过使用std::cref函数模板,我们可以在函数调用中传递对象的常量引用,从而实现对对象的只读访问。
案例六
#include <iostream> #include <functional> #include <vector> #include <algorithm> bool isOdd(int num) { return num % 2 != 0; } int main() { std::vector<int> nums {1, 2, 3, 4, 5}; std::vector<int> evenNums; std::copy_if(nums.begin(), nums.end(), std::back_inserter(evenNums), std::not1(std::ptr_fun(isOdd))); for (int num : evenNums) { std::cout << num << " "; } std::cout << std::endl; return 0; }
在上面的例子中,我们定义了一个名为isOdd的谓词函数,该函数接受一个整数参数,并判断该整数是否为奇数。然后,我们创建了一个整数类型的vector容器nums,并使用std::copy_if算法和std::not1函数模板将nums容器中的所有偶数元素复制到另一个vector容器evenNums中。在调用std::copy_if算法时,我们使用std::not1函数模板将isOdd谓词函数进行否定操作,从而实现对偶数元素的筛选。最后,我们遍历evenNums容器并输出其中的所有元素。输出结果为:
2 4
这个例子展示了std::not1函数模板的用途,可以对谓词函数进行否定操作,从而实现相反的逻辑判断。在实际开发中,std::not1函数模板可以用于各种需要对谓词函数进行逻辑反操作的场景,例如在STL算法中对元素进行筛选、排序或处理等操作。
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