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 11778×

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

4.9.2016 20:13 /Pavel `Goldenfish' Kysilka
PR: Dne 22.9.2016 proběhne v Praze konference Cloud computing v praxi. Tématy bude např. nejnovější trendy v oblasti cloudu a cloudových řešení, provozování ERP v cloudu, o hostování různých typů softwaru, ale třeba i o zálohování dat nabízeném podnikům formou služby.
Přidat komentář

1.9.2016 11:27 /Honza Javorek
Česká konference o Pythonu, PyCon CZ, stále hledá přednášející skrz dobrovolné přihlášky. Máte-li zajímavé téma, neváhejte a zkuste jej přihlásit, uzávěrka je již 12. září. Konference letos přijímá i přednášky v češtině a nabízí pomoc s přípravou začínajícím speakerům. Řečníci mají navíc vstup zadarmo! Více na webu.
Přidat komentář

27.8.2016 8:55 /Delujek
Dnes po 4 letech komunitního vývoje vyšla diaspora 0.6.0.0
diaspora* je open-source, distribuovaná sociální síť s důrazem na soukromý
Více v oficiálním blog-postu
Přidat komentář

24.8.2016 6:44 /Ondřej Čečák
Poslední týden CFP LinuxDays 2016; pokud byste rádi přednášeli na LinuxDays 2016 8. a 9. října v Praze, můžete svůj příspěvek přihlásit, následovat bude veřejné hlasování.
Přidat komentář

9.8.2016 22:56 /Petr Ježek
Zařazení souborového systému reiser4 do jádra 4.7 znamená konečně konec patchování jádra jen kvůli možnosti použít reiser4.
Přidat komentář

12.7.2016 13:14 /František Kučera
Spolek OpenAlt zve na 130. distribuovaný sraz příznivců svobodného softwaru a otevřených technologií (hardware, 3D tisk, SDR, DIY, makers…), který se bude konat ve čtvrtek 21. července od 18:00 v Radegastovně Perón (Stroupežnického 20, Praha 5).
Přidat komentář

11.7.2016 16:53 /Redakce Linuxsoft.cz
Konference LinuxDays hledá přednášející. Přihlášky poběží do konce prázdnin, v září bude hlasování a program. Více na https://www.linuxdays.cz/2016/cfp/.
Přidat komentář

8.5.2016 17:19 /Redakce Linuxsoft.cz
PR: Dne 26.5.2016 proběhne v Praze konference Cloud computing v praxi. Tématy bude např. nejnovější trendy v oblasti cloudu a cloudových řešení, cloudové služby, infrastruktura cloudu, efektivní využití cloudu, možné nástrahy cloudů a jak se jim vyhnout
Přidat komentář

   Více ...   Přidat zprávičku

> Poslední diskuze

19.9.2016 21:04 / Marek Schoř
Poděkování

1.9.2016 13:07 / Walker
hardwood floor refinishing

12.8.2016 11:51 / Josef Zapletal
Jak udělat HTML/Javascript swiping gallery do mobilu?

8.8.2016 14:58 / Adams
fairies for hire

28.7.2016 15:51 / pepan
Re: NetBeans vs Eclipse

Více ...

ISSN 1801-3805 | Provozovatel: Pavel Kysilka, IČ: 72868490 (2003-2016) | mail at linuxsoft dot cz | Design: www.megadesign.cz | Textová verze