C++仿函数以及STL内置仿函数

仿函数又称函数对象，本质是重载了operator()运算符的类的对象，可以和普通函数一样被调用。

一、仿函数基础概念

1. 什么是仿函数

仿函数不是函数，而是一个类类型的对象。当我们给这个对象加上()调用运算符时，它会触发类中重载的operator()，从而实现类似函数的行为。

最简单的仿函数示例：

#include <iostream> using namespace std; // 定义仿函数类 struct Add { // 重载函数调用运算符 int operator()(int a, int b) const { return a + b; } }; int main() { Add add; // 创建仿函数对象 cout << add(3, 5) << endl; // 像函数一样调用，输出8 cout << Add()(10, 20) << endl; // 临时对象调用，输出30 return 0; }

2. 仿函数的核心优势（为什么不用普通函数？）

仿函数解决了普通函数和函数指针的诸多局限性，是 STL 首选的可调用对象形式：

3. 仿函数的分类

根据operator()接受的参数个数，仿函数分为：

• 一元仿函数：接受 1 个参数，如negate<int>
• 二元仿函数：接受 2 个参数，如plus<int>
• 多元仿函数：C++11 后支持，但 STL 内置仿函数最多二元

二、STL 内置仿函数全解

STL 在<functional>头文件中提供了一套完整的通用仿函数，覆盖了所有基础运算，无需我们重复编写。它们都是模板类，可以适配任意数值类型。

1. 算术运算仿函数

用于执行基本的算术计算，全部是二元仿函数（除了negate是一元）。

使用示例：

#include <vector> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; int main() { vector<int> a = {1, 2, 3, 4}; vector<int> b = {10, 20, 30, 40}; vector<int> c(4); // 两个数组对应元素相加 transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), c.begin(), plus<int>()); // c = {11, 22, 33, 44} // 所有元素取反 transform(a.begin(), a.end(), a.begin(), negate<int>()); // a = {-1, -2, -3, -4} return 0; }

2. 关系运算仿函数

用于比较两个值的大小关系，全部是二元仿函数，返回bool类型。

高频使用场景：

#include <vector> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; int main() { vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5, 9}; // 降序排序（默认是less<int>()升序） sort(v.begin(), v.end(), greater<int>()); // v = {9, 5, 4, 3, 1, 1} // 统计大于5的元素个数 int cnt = count_if(v.begin(), v.end(), bind(greater<int>(), placeholders::_1, 5)); // cnt = 1 return 0; }

⚠️面试重点：std::sort默认使用less<T>()，实现升序排列；std::map/std::set默认也使用less<T>作为比较器，保证元素按升序存储。

3. 逻辑运算仿函数

用于执行布尔逻辑运算，返回bool类型。

使用示例：

#include <vector> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; int main() { vector<int> v = {1, 6, 12, 18, 25}; // 查找大于5且小于20的第一个元素 auto it = find_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return logical_and<int>()(greater<int>()(x, 5), less<int>()(x, 20)); }); // it指向6 return 0; }

4. 位运算仿函数（C++11 新增）

用于执行整数的位运算。