在 C++ 中，仿函数 （Functors）是指那些重载了 () 运算符的对象。仿函数本质上是一个可以像函数一样被调用的类或对象。它们使得函数指针的使用更加灵活，可以通过传递一个对象来代替传统的函数指针。
仿函数的基本语法
一个仿函数是一个类，类中重载了 operator() 运算符。这样，当对象实例化时，就可以像调用函数一样使用该对象。
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
class Add {
public:
// 重载()运算符
int operator()(int a, int b) {
return a + b;
}
};
int main() {
Add add;
cout << add(3, 4) << endl; // 输出 7
return 0;
}在上面的例子中，Add 类重载了 operator() 运算符，因此我们可以像调用普通函数一样调用 add(3, 4)，其效果等同于执行 add.operator()(3, 4)。
仿函数的应用
仿函数常用于算法中，可以像函数指针一样传递给 STL 算法（如 std::sort）进行操作。
例子 1：使用仿函数排序
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
class Compare {
public:
bool operator()(int a, int b) {
return a < b; // 从小到大排序
}
};
int main() {
std::vector<int> vec = {10, 2, 8, 6, 3};
std::sort(vec.begin(), vec.end(), Compare());
for (int num : vec) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}在这个例子中，Compare 是一个仿函数，它重载了 operator() 来进行大小比较。在 std::sort 中，我们通过将 Compare() 对象作为第三个参数传递，从而定义了排序的规则。
例子 2：带有成员变量的仿函数
仿函数也可以具有成员变量，从而可以在调用时使用和修改这些成员变量。
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
class Multiply {
public:
Multiply(int factor) : factor(factor) {}
int operator()(int num) {
return num * factor;
}
private:
int factor;
};
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
Multiply multiplyBy2(2); // 创建一个乘以2的仿函数
std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), multiplyBy2);
for (int num : vec) {
std::cout << num << " "; // 输出 2 4 6 8 10
}
return 0;
}在这个例子中，Multiply 仿函数通过成员变量 factor 来进行动态的倍数计算。通过 std::transform 算法，使用该仿函数对向量中的每个元素进行处理。
优势
- 灵活性：仿函数是对象，可以拥有状态和成员变量，这使得它比普通函数指针更强大。
- 性能：与函数指针相比，仿函数在某些情况下能够优化性能，尤其是当需要频繁调用时。
- 可组合性：仿函数能够与 STL 算法一起灵活配合，作为模板参数或策略模式使用。
仿函数在现代 C++ 编程中非常常见，尤其是在需要高效的自定义操作时，例如算法库、并发编程、回调等场景中。
在 C++ 中，cmp 函数 和仿函数 都可以用于定制排序，特别是在 STL 的排序算法中（如 std::sort）。虽然它们都可以实现相同的目标，但它们有不同的实现方式和使用场景。
1. cmp 函数（普通函数）
cmp 函数 是一个普通的、全局的或成员的函数，用来实现自定义的比较逻辑。它通常会作为一个函数指针传递给 STL 算法（如 std::sort）来控制排序规则。
示例：使用 cmp 函数进行排序
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
// 定义一个结构体
struct Person {
std::string name;
int age;
Person(std::string name, int age) : name(name), age(age) {}
};
// 自定义比较函数，按年龄升序排序
bool cmp(const Person& p1, const Person& p2) {
return p1.age < p2.age; // 如果 p1.age 小于 p2.age，返回 true
}
int main() {
std::vector<Person> people = {
{"Alice", 30},
{"Bob", 25},
{"Charlie", 35},
{"David", 28}
};
// 使用自定义比较函数进行排序
std::sort(people.begin(), people.end(), cmp);
// 输出排序结果
for (const auto& person : people) {
std::cout << person.name << ": " << person.age << std::endl;
}
return 0;
}特点：
- 全局函数 ：
cmp是一个普通的函数，它不能拥有状态（除非通过外部变量或静态成员）。 - 简单和直观 ：对于简单的排序规则，
cmp函数使用起来非常直接和简洁。 - 函数指针 ：传递给
std::sort时，cmp函数作为函数指针传递。
3. cmp 函数和仿函数的主要区别
| 特性 | cmp 函数 |
仿函数 (Functors) |
|---|---|---|
| 定义方式 | 普通函数 | 重载 operator() 的类或对象 |
| 状态 | 无法拥有状态（除了全局变量或静态成员） | 可以拥有成员变量和状态（对象的内部数据） |
| 灵活性 | 比较简单，只能执行单一操作 | 更灵活，可以封装更多复杂的逻辑和状态（如自定义参数、计数器等） |
| 使用场景 | 用于简单的排序逻辑或少量代码 | 更适合复杂排序、具有参数化需求或需要维护状态的场景 |
| 性能 | 性能较好，直接调用函数指针 | 性能略差，因为是对象调用 operator()，但是差距较小 |
| 可扩展性 | 扩展性差，通常只能用于单一用途 | 可扩展，可以通过增加成员函数或状态来处理复杂需求 |
| 传递方式 | 通过函数指针传递 | 通过对象传递 |
4. 什么时候使用 cmp 函数，什么时候使用仿函数？
- 使用
cmp函数 ：- 当排序逻辑非常简单且没有复杂的状态管理需求时，使用
cmp函数更加简洁、直观。 - 如果只是单纯比较两个元素，且没有更多自定义需求，
cmp函数通常是首选。
- 当排序逻辑非常简单且没有复杂的状态管理需求时，使用
- 使用仿函数 ：
- 当排序规则比较复杂，或者需要维护一些状态时（例如：对多个参数排序、排序时需要记住某些信息），仿函数会提供更好的灵活性和可扩展性。
- 如果你需要在比较过程中保持一些状态信息（例如，排序过程中的计数器或日志记录），仿函数更适合。
- 仿函数适用于需要传递多个参数或具备较强内聚性的逻辑。
5. 总结
cmp函数适合简单的排序规则，不需要保持状态的情况。- 仿函数适合更复杂的场景，能够封装状态、管理逻辑，并在排序过