仿函数——Functor

简单的需求

比如，有一个简单需求：找到一个vector<string>中，长度小于3的字符串的数目。解决方法可能会是：

    int count(const std::vector<std::string>& str_vec, const size_t threshold)
    {
        int size = 0;
        std::vector<std::string>::const_iterator it; 
        for (it = str_vec.begin(); it != str_vec.end(); ++ it) {
            if (it->length() < threshold) {
                ++ size;
            }   
        }   
        return size;
    }

其实，数据STL的同学应该知道有个count_if函数。count_if的功能就是对于某种容器，对符合条件的元素进行计数。count_if包含三个参数，容器的开始地址、容器的结束地址、以及参数为元素类型的函数。

使用count_if的代码可以这样写：

    bool test(const std::string& str) { return str.length() < 3; }
    int count(const std::vector<std::string>& str_vec)
    {
        return std::count_if(str_vec.begin(), str_vec.end(), test);
    }

但是，这样有个问题：没有扩展性。比如，判断的字符串由长度3变成5呢？将test函数上面再增加一个长度参数可以吗？不行，count_if的实现就决定了test必须是单一参数的。既想满足count_if
的语法要求，又需要让判断的函数具有可扩展性，这时候就需要functor了。

functor登场

functor的含义是：调用它就像调用一个普通的函数一样，不过它的本质是一个类的实例的成员函数（operator()这个函数），所以functor也叫function object。
因此以下代码的最后两个语句是等价的：

    class SomeFunctor
    {
    public:
        void operator() (const string& str)
        {
            cout << "Hello " << str << end;
        }
    };

    SomeFunctor functor;
    functor("world");               //Hello world
    functor.operator()("world");    //Hello world

其实，它并不算是STL中的一部分，不过需要STL中的函数都把functor所谓参数之一，functor起到了定制化的作用。functor与其它普通的函数相比，有一个明显的特点：可以使用成员变量。这样，就提供了扩展性。

继续上面例子，写成functor的形式：

    class LessThan
    {
    public:
        LessThan(size_t threshold): _threshold(threshold) {}
        bool operator() (const std::string str) { return str.length() < _threshold; }
    private:
        const size_t _threshold;
    };

    int count(const std::vector<std::string>& str_vec)
    {
        LessThan less_than_three(3);
        return std::count_if(str_vec.begin(), str_vec.end(), less_than_three);
        //LessThan less_than_five(5);
        //std::count_if(str_vec.begin(), str_vec.end(), less_than_five);
    }

    int count_v2(const std::vector<std::string>& str_vec, const size_t threshold)
    {
        return std::count_if(str_vec.begin(), str_vec.end(), LessThan(threshold));
    }

C++11的新玩法

有人可能会说，我已经有了自己实现的判断函数了，但是直接用又不行，有啥解决办法吗？
其实是有的！（我也是最近才发现的）

C++11的标准中，提供了一套函数，能将一个普通的、不符合使用方要求的函数，转变成一个符合参数列表要求的functor，这实在是太酷了！

比如用户自己实现的int test(const std::string& str_vec, const size_t threshold)函数，如果能将第二个参数进行绑定，不就符合count_if的要求了吗？

新标准的C++就提供了这样一个函数——bind。

通过std::bind以及std::placeholders，就可以实现转化，样例代码如下：

    bool less_than_func(const std::string& str, const size_t threshold)
    {
            return str.length() < threshold;
    }

    //提供 _1 占位符
    using namespace std::placeholders;                              
    //绑定less_than_func第二个参数为5, 转化为functor
    auto less_than_functor = std::bind(less_than_func, _1, 5); 
    std::cout << std::count_if(str_vec.begin(), str_vec.end(), less_than_functor) << std::endl;

参考资料

• http://www.stanford.edu/class/cs106l/course-reader/Ch13_Functors.pdf
• http://www.cplusplus.com/reference/functional/bind/

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