C++六大组件之一：仿函数

场景一：

与其过多叙述定义，不如在下面一个场景中来理解仿函数：

#include<iostream>
using namespace std;
template<class T>
void bubbles_sort(T* arr,int size) //冒泡排序
{
	for (int i = 0; i < size - 1; i++)
	{
		for (int j = 0; j < size - i-1; j++)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				swap(arr[j], arr[j + 1]);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[6] = { 1,3,2,5,7,4 };
	bubbles_sort(arr,6);
	for (auto a : arr)
	{
		cout << a << " ";
	}
	return 0;
}

上面的代码是模板+冒泡函数对指定数组的排序，冒泡函数里面的交换条件是?>?，这样会使排序的结果为升序，如果我们要将冒泡函数的功能改为降序排序，那么只需要将 > 改为 <?，但是有没有办法能更好的封装这个冒泡函数，使得升序降序功能由调用函数时由使用者自己选择？

在C语言中，我们可以用函数指针来实现这个需求，定义两个不同的比较函数，在冒泡函数内部使用函数来比较两值的大小，在调用冒泡函数时实参可以传入不同的比较函数在内部进行比较。

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
void bubbles_sort(T* arr,int size,bool (*com)(T,T))//函数指针
{
	for (int i = 0; i < size - 1; i++)
	{
		for (int j = 0; j < size - i-1; j++)
		{
			if (com(arr[j],arr[j+1]))//调用传入的函数
			{
				swap(arr[j], arr[j + 1]);
			}
		}
	}
}

template<class T>
bool compare_more(T a, T b)
{
	return a > b;
}
template<class T>
bool compare_less(T a, T b)
{
	return a < b;
}

int main()
{
	int arr[6] = { 1,3,2,5,7,4 };
	bubbles_sort(arr,6, compare_more);//当想要降序排序时，传入compare_less函数即可
	for (auto a : arr)
	{
		cout << a << " ";
	}
	return 0;
}

C++中如何实现这种需求呢？这里就需要用到仿函数，仿函数本质是利用类的运算符重载，传入函数不同的对象来实现不同的比较。看成果：

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
struct Less
{
	bool operator()(T a, T b)//重载()运算符
	{
		return a < b;
	}
};
template<class T>
struct More
{
	bool operator()(T a, T b)//重载()运算符
	{
		return a > b;
	}
};
template<class T,class Compare>
void bubbles_sort(T* arr,int size, Compare com)
{
	for (int i = 0; i < size - 1; i++)
	{
		for (int j = 0; j < size - i-1; j++)
		{
			if (com(arr[j],arr[j+1]))//本质是com.operator(){a,b}
			{
				swap(arr[j], arr[j + 1]);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[6] = {1,3,2,5,7,4};
	bubbles_sort(arr,6,More<int>());//当想要降序排序，传入Less()对象
	for (auto a : arr)
	{
		cout << a << " ";
	}
	return 0;
}

场景二：

再来设想一个场景，当一个容器中存放的是学生类的对象时，如何进行排序？

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
struct Student
{
	Student(string name,int age,string tele)
	{
		this->name = name;
		this->age = age;
		this->tele = tele;
	}
	string name;//姓名
	int age;//年龄
	string tele;//电话
};

int main()
{
	vector<Student> v;
	v.push_back(Student("张三", 18, "12345"));
	v.push_back(Student("李四", 19, "12321"));
	v.push_back(Student("张三", 15, "11234"));
	sort(v.begin(),v.end());//这里会报错，因为学生类没有重载<，导致默认的less<Student>报错
	for (auto stu : v)
	{
		cout << "姓名:" << stu.name << "年龄:" << stu.age << "电话:" << stu.tele<<endl;
	}
	return 0;
}

上面的代码，直接调用算法库中的sort()，并没有指定学生对象排序是按照什么排序，默认sort函数会用less<Student>里面直接用< 运算符比较两个学生对象，但是学生类并没有重载 < 运算符，就会编译错误。

在这里，我们就可以自己创建一个比较的类，类里面重载()运算符来实现Student的比较方式，在把这个类的对象传入排序函数内部实现比较功能。或者在Student类中重载<运算符。

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
struct Student
{
	Student(string name,int age,string tele)
	{
		this->name = name;
		this->age = age;
		this->tele = tele;
	}
	string name;//姓名
	int age;//年龄
	string tele;//电话
};
template<class T>
class Less
{
public:
	bool operator()(T a, T b)//按年龄比较
	{
		return a.age < b.age;
	}
};
int main()
{
	vector<Student> v;
	v.push_back(Student("张三", 18, "12345"));
	v.push_back(Student("李四", 19, "12321"));
	v.push_back(Student("张三", 15, "11234"));
	sort(v.begin(),v.end(),Less<Student>());//传入对象，就可以按照自己定义的方式排序了
	for (auto stu : v)
	{
		cout << "姓名:" << stu.name << "年龄:" << stu.age << "电话:" << stu.tele<<endl;
	}
	return 0;
}

最后程序的结果是：(按照年龄排序)

?