LINUXSOFT.cz Přeskoč levou lištu
Uživatel: Heslo:  
   CZUKPL

> C++ Funktory neboli funkční objekty

V tomto článku je vysvětlena problematika funktorů v C++. Je tedy ukázáno, co se pojmem funktor rozumí. Dále jsou zmíněny koncepty funktorů, předdefinované funktory a přizpůsobivé, neboli adaptabilní funktory.

28.3.2011 12:00 | Petr Sklenička | Články autora | přečteno 13533×

Úvod

Používáte-li při programování algoritmy, které nabízí knihovna STL, jistě jste zjistili, že mnoho těchto algoritmů používá tzv. funkční objekty, jinak řečeno funktory. Pokud nevíte, co to je, nebo jak se funktory používají, pak je článek určen právě pro Vás.

Funktor (v angl. function object) je objekt, který je možné použít po vzoru funkce s kulatými závorkami. Funktorem je tedy reference nebo ukazatel na obyčejnou funkci, nebo objekt třídy, která má přetížený operátor (). Nejprve si ukážeme jednoduchý příklad s použitím for_each. Předpokládejme, že máme nějaké pole čísel. Naším úkolem bude vypsat pouze čísla, která jsou větší než třeba číslo 5. S pomocí for_each je možné to provést tímto způsobem.


const int N = 7;
int myArray[N] = {3, 4, 9, 3, 6, 1, 9};
for_each(myArray, myArray + N, Print);

void Print(int value)
{
  if (value > 5) cout << value;
}

Třetím parametrem algoritmu for_each je identifikátor funkce Print, který se automaticky převede na pointer na funkci Print.
Pokud bychom pro vykonání funktoru potřebovali další parametry, bylo by nutné místo obyčejné funkce použít instanci třídy. Parametry, které by byly potřebné pro vykonání funktoru by pak byly atributy třídy a jejich inicializace by se prováděla v konstruktoru (nejvhodnější varianta). Ukážeme si i tento případ. Z pole, které bylo v předchozím příkladu, chceme vypsat ty čísla, jež spadají do intervalu (2, 6) (pozn. jde o otevřený interval, čili číslo 2 ani 6 v něm nejsou).


class Period
{
  private:
    int min, max;
  public:
    Period(const int min, const int max)
    {
      this->min = min;
      this->max = max;
    }
    void operator()(const int value) const
    {
      if (value > min && value < max) cout << value;
    }
};

for_each(myArray, myArray + N, Period(2, 6));

Pokud bychom třídu Period chtěli používat i pro jiné prvky než jen celá čísla, stačilo by ji definovat jako šablonu s jedním typovým parametrem, který by udával typ parametru value a typ atributů min a max. Nyní, když jsme si udělali lehký úvod do funktorů, se podíváme na koncepty funktorů a na předdefinované funktory.

Koncepty funktorů

Knihovna STL definuje následující koncepty funktorů:

  • Generátor - jedná se o funktor, který je možno volat bez parametrů
  • Unární funkce - jedná se o funktor, který je možno volat s jedním parametrem
  • Binární funkce - jedná se o funktor, který je možno volat se dvěma parametry

V souvislosti s touto terminologií se také můžete setkat s pojmy jako predikát a binární predikát. Pojmem predikát se rozumí unární funkce, vracející hodnotu typu bool. Binární predikát je binární funkce, která vrací hodnotu typu bool.

V knihovně STL jsou již některé funktory definovány - jedná se o funkční objekty, které provádějí banální operace jako je sčítání, odčítání, dělení apod. Představte si nějaké dva vektory, v nichž máme uložena nějaká celá čísla. Tyto dva vektory budeme chtít od sebe odečíst. Velmi vhodným řešením bude použít funkci transform. Jako parametry funkce zadáme postupně iterátory rozsahu prvního vektoru, poté iterátor, který identifikuje začátek druhého vektoru. Dalším parametrem bude iterátor, který bude určovat místo, kam se zkopíruje výsledek. Dejme tomu, že budeme chtít výsledky vypsat, proto bude náš iterátor vypadat takto:


ostream_iterator<int> it(cout, " ");

Posledním parametrem funkce transform je funkce, která bude určovat, co se s danými prvky má stát - v našem případě je budeme chtít odečíst. Zde je drobný problém - nelze použít operátor " - ", protože je to operátor a ne funkce. Proto bychom si tedy mohli napsat funkci, která od sebe odečte dvě čísla - to je ovšem zbytečné řešení, správný postup je právě v použítí předdefinovaných funktorů. Stačí tedy tento řádek kódu:


transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), it, minus<int>());

V následující tabulce uvádím přehled operátorů a jim odpovídající funkční objekty.

OperátorOdpovídající funktor
+plus
-minus
*multiplies
/divides
%modulus
>greater
<less
>=greater_equal
<=less_equal
==equal_to
!=not_equal_to
&&logical_and
||logical_or
!logical_not

Přizpůsobivé funktory

Všechny výše uvedené, předdefinované funktory, jsou přizpůsobivé. Pokud je objekt funktoru přizpůsobivý, znamená to, že obsahuje položky, které jsou vytvořené pomocí příkazu typedef. Mezi tyto položky patří first_argument_type, second_argument_type a result_type. Jinak řečeno, například návratovým typem objektu minus<double> je minus<double>::result_type. Pro lepší pochopení opět uvedu jednoduchý příklad.
Mějme vektor v1, jehož každý prvek chceme vynásobit číslem 3.14. K tomu budeme potřebovat opět verzi funkce transform, které mimo jiných parametrů musíme předat i unární funkci. Z předchozí tabulky už víme, že o násobení se postará funktor multiplies, nicméně jde o binární funkci, která se pro náš případ nehodí. Potřebujeme tedy tzv. funkční adaptér, který nám převede funktor se dvěma parametry na funktor, která má jeden parametr. K řešení tohoto problému se v C++ používají třídy binder1st a binder2nd. Na následujícím ukázce je kód, který vynásobí každý prvek vektoru číslem 3.14.


#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <algorithm>

using namespace std;

int main()
{
  const double pi = 3.14;
  const int N = 5;
  double myArray[N] = {1, 3, 5, 7, 9};
  
  vector<double> v1(myArray, myArray + 5);
  ostream_iterator<double> it(cout, " ");
  transform(v1.begin(), v1.end(), it, bind1st(multiplies<double>(), pi));
  return 0;
}

Třída binder1st obsahuje námi použitou funkci bind1st, díky níž jsme binární funkci multiplies převedli na unární funkci a mohli jsme ji potom použít na vyřešení našeho problému. Myslím, že již není nutné uvádět příklad na použítí bind2nd, neboť funguje analogicky funkci bind1st.

Závěr

To by bylo k funktorům zhruba vše. Doufám, že jste jim porozuměli, neboť některé věci se na první pohled mohou jevit jako poněkud těžkopádné, přitom to není nic složitého a je dobré funktorům rozumět.

Verze pro tisk

pridej.cz

 

DISKUZE

Nejsou žádné diskuzní příspěvky u dané položky.



Příspívat do diskuze mohou pouze registrovaní uživatelé.
> Vyhledávání software
> Vyhledávání článků

13.2.2018 0:41 /František Kučera
Únorový pražský sraz OpenAltu se koná 15. 2. 2018 a tentokrát se vydáme na návštěvu do jednoho pražského datacentra. Sejdeme se v 17:50 v severovýchodní části nástupiště tramvajové zastávky Koh-I-Noor. Po exkurzi se přesuneme do restaurace U Pštrosa (Moskevská 49), kde probereme tradiční témata (svobodný software a hardware, DIY, CNC, SDR, 3D tisk…) a tentokrát bude k vidění i IoT brána od The Things Network.
Přidat komentář

11.2.2018 23:11 /Petr Ježek
Hledáte lehký a rychlý prolížeč PDF souborů? Pokud vás již omrzelo čekat na načítání stránek či jiné nešvary, zkuste xreader.
Přidat komentář

11.2.2018 20:35 /Redakce Linuxsoft.cz
Třetí ročník odborné IT konference na téma Cloud computing v praxi proběhne ve čtvrtek 1. března 2018 v konferenčním centru Vavruška, v paláci Charitas, Karlovo náměstí 5, Praha 2 (u metra Karlovo náměstí) od 9:00 hod. dopoledne do cca 16 hod. odpoledne. Konference o trendech v oblasti cloud computingu nabídne i informace o konkrétních možnostech využívání cloudů a řešení vybraných otázek souvisejících s provozem IT infrastruktury.
Přidat komentář

15.1.2018 0:51 /František Kučera
První letošní pražský sraz se koná již tento čtvrtek 18. ledna od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5). Vítáni jsou všichni příznivci svobodného softwaru a hardwaru, ESP32, DIY, CNC, SDR nebo dobrého piva. Prvních deset účastníků srazu obdrží samolepku There Is No Cloud… just other people's computers. od Free Software Foundation.
Přidat komentář

14.11.2017 16:56 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt – tradičně první čtvrtek před třetím pátkem v měsíci: 16. listopadu od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

12.11.2017 11:06 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: 4. ročník odborné IT konference na téma Datová centra pro business proběhne již ve čtvrtek 23. listopadu 2017 v konferenčním centru Vavruška, v paláci Charitas, Karlovo náměstí 5, Praha 2 (u metra Karlovo náměstí) od 9:00. Konference o návrhu, budování, správě a efektivním využívání datových center nabídne odpovědi na aktuální a často řešené otázky, např Jaké jsou aktuální trendy v oblasti datových center a jak je využít pro vlastní prospěch? Jak zajistit pro firmu či jinou organizaci odpovídající služby datových center? Podle jakých kritérií vybrat dodavatele služeb? Jak volit součásti infrastruktury při budování či rozšiřování vlastního datového centra? Jak efektivně spravovat datové centrum? Jak eliminovat možná rizika? apod.
Přidat komentář

13.9.2017 8:00 /František Kučera
Máš rád svobodný software a hardware nebo se o nich chceš něco dozvědět? Zajímá tě DIY, CNC, SDR nebo morseovka? Přijď na sraz spolku OpenAlt – tentokrát netradičně v pondělí: 18. září od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

3.9.2017 20:45 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: Dne 21. září 2017 proběhne v Praze konference "Mobilní řešení pro business". Hlavní tématy konference budou: nejnovější trendy v oblasti mobilních řešení pro firmy, efektivní využití mobilních zařízení, bezpečnostní rizika a řešení pro jejich omezení, správa mobilních zařízení ve firmách a další.
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

16.1.2018 1:08 / Ivan Pittner
verejna ip od o2 ubuntu

15.1.2018 17:26 / Mira Harvalik
Re: Jak udělat HTML/Javascript swiping gallery do mobilu?

30.12.2017 20:16 / Michal Knoll
odmocnina

31.8.2017 12:11 / Jaromir Obr
Re: ukůládání dat ze souboru

30.7.2017 11:12 / Jaromir Obr
Národní znaky

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2018) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze