C++谓词 - 技术栈

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文章目录

- - 一、谓词（Predicate）的核心定义
  - - [1. 通俗理解](#1. 通俗理解)
    - [2. 专业定义](#2. 专业定义)
  - 二、谓词的3种常见形式（结合std::find_if/std::count_if）
  - - [1. 形式1：普通函数（函数指针）](#1. 形式1：普通函数（函数指针）)
    - [2. 形式2：函数对象（仿函数，Functor）](#2. 形式2：函数对象（仿函数，Functor）)
    - [3. 形式3：Lambda表达式（最推荐）](#3. 形式3：Lambda表达式（最推荐）)
  - 三、谓词的使用注意事项
  - 总结

你希望系统回顾C++中"谓词（Predicate）"的核心概念，尤其是和std::find_if、std::count_if等算法配合使用的自定义谓词，搞清楚它的定义、类型、写法和使用场景，对吧？我会从"是什么→有哪些形式→怎么用→注意事项"一步步讲，结合之前的vector查找例子，让你快速捡回这部分知识。

一、谓词（Predicate）的核心定义

1. 通俗理解

谓词就是"判断条件"的封装------它是一个可调用的对象（函数、Lambda、仿函数等），接收指定数量的参数，返回一个布尔值（bool），用于告诉算法"这个元素是否满足条件"。

2. 专业定义

在C++标准库中，谓词（Predicate）是满足以下条件的可调用对象：

返回值可以隐式转换为bool；
对于相同的输入，必须返回相同的结果（无副作用，比如不修改参数、不依赖全局变量）；
分为两类：
- 一元谓词 ：接收1个参数 （比如std::find_if/std::count_if用的就是这个）；
- 二元谓词 ：接收2个参数 （比如std::sort的自定义排序规则）。

二、谓词的3种常见形式（结合std::find_if/std::count_if）

和std::find_if/std::count_if配合的是一元谓词（因为算法会遍历每个元素，把元素作为唯一参数传给谓词），常见有3种写法，其中Lambda表达式是最推荐的（新手友好、简洁、无需额外定义）。

1. 形式1：普通函数（函数指针）

把判断逻辑写在普通函数里，将函数名作为谓词传给算法（本质是传函数指针）。

示例（查找vector中年龄>25的Person）：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>

// 自定义类型
struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

// ① 定义一元谓词函数（接收1个Person参数，返回bool）
bool isAgeGreaterThan25(const Person& p) {
    return p.age > 25;
}

int main() {
    std::vector<Person> people = {{"Alice", 20}, {"Bob", 28}, {"Charlie", 30}};

    // ② 把函数名作为谓词传给std::find_if
    auto it = std::find_if(people.begin(), people.end(), isAgeGreaterThan25);
    if (it != people.end()) {
        std::cout << "找到年龄>25的人：" << it->name << std::endl; // 输出：Bob
    }

    // 同理，传给std::count_if统计数量
    int cnt = std::count_if(people.begin(), people.end(), isAgeGreaterThan25);
    std::cout << "年龄>25的人数：" << cnt << std::endl; // 输出：2

    return 0;
}

缺点：

函数需要单独定义，代码分散；
无法灵活传递"参数"（比如想判断>30，就得再写一个isAgeGreaterThan30函数）。

2. 形式2：函数对象（仿函数，Functor）

重载()运算符的类/结构体，本质是"可以像函数一样调用的对象"，支持携带自定义参数（解决普通函数的缺点）。

示例（可自定义阈值的年龄判断）：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

// ① 定义函数对象（仿函数）
struct IsAgeGreaterThan {
    int threshold; // 携带的自定义阈值（比如25、30）

    // 构造函数：初始化阈值
    IsAgeGreaterThan(int t) : threshold(t) {}

    // 重载()运算符，实现一元谓词逻辑
    bool operator()(const Person& p) const {
        return p.age > threshold;
    }
};

int main() {
    std::vector<Person> people = {{"Alice", 20}, {"Bob", 28}, {"Charlie", 30}};

    // ② 创建函数对象（指定阈值25），传给find_if
    auto it = std::find_if(people.begin(), people.end(), IsAgeGreaterThan(25));
    std::cout << "年龄>25的人：" << it->name << std::endl; // Bob

    // ③ 换个阈值30，统计数量
    int cnt = std::count_if(people.begin(), people.end(), IsAgeGreaterThan(30));
    std::cout << "年龄>30的人数：" << cnt << std::endl; // 0

    return 0;
}

优点：支持携带自定义参数，复用性强；
缺点：需要定义类/结构体，代码稍繁琐（C++11后被Lambda替代）。

3. 形式3：Lambda表达式（最推荐）

C++11引入的匿名函数，可直接写在算法参数位置，简洁、灵活，还能捕获外部变量（完美替代前两种形式）。

语法回顾：

cpp 复制代码

// 完整语法（常用简化版）
[capture](parameters) -> return_type { body }

// 简化版（auto推导返回值，无参数时()可省）
[捕获列表](参数列表) { 函数体 }

核心：捕获列表（Lambda能访问外部变量的关键）：

捕获方式	说明
`[]`	不捕获任何外部变量
`[=]`	按值捕获所有外部变量（只读）
`[&]`	按引用捕获所有外部变量（可修改）
`[x]`	按值捕获变量x
`[&x]`	按引用捕获变量x

示例（Lambda作为谓词，灵活传参）：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    std::vector<Person> people = {{"Alice", 20}, {"Bob", 28}, {"Charlie", 30}};
    int threshold = 25; // 外部变量

    // ① 无捕获：固定阈值
    auto it1 = std::find_if(people.begin(), people.end(), [](const Person& p) {
        return p.age > 25; // 直接写死阈值
    });

    // ② 按值捕获threshold：灵活调整阈值
    auto it2 = std::find_if(people.begin(), people.end(), [threshold](const Person& p) {
        return p.age > threshold; // 使用捕获的外部变量
    });

    // ③ 统计：按引用捕获（演示，这里不需要修改）
    int cnt = std::count_if(people.begin(), people.end(), [&threshold](const Person& p) {
        return p.age > threshold;
    });

    std::cout << "年龄>" << threshold << "的人：" << it2->name << std::endl; // Bob
    std::cout << "年龄>" << threshold << "的人数：" << cnt << std::endl; // 2

    return 0;
}

优点：

代码内联，无需额外定义函数/类；
支持捕获外部变量，灵活调整判断条件；
编译器优化好，性能和前两种一致；
是C++11后自定义谓词的首选方式。

三、谓词的使用注意事项

无副作用 ：谓词不能修改传入的参数（建议参数用const，比如const Person& p），也不能修改外部状态（比如捕获的变量尽量只读），否则会导致算法行为异常；
返回值必须是bool ：即使返回int（比如return 1），也会隐式转换为bool，但建议显式返回bool，代码更清晰；
传参效率 ：对于自定义类型（如Person），谓词参数建议用const引用 （const Person&），避免拷贝开销；
Lambda捕获 ：
- 不需要修改外部变量时，优先按值捕获（[=]或[x]）；
- 需要修改时，按引用捕获（[&]或[&x]），但要确保变量生命周期长于算法执行周期。

总结

谓词核心 ：是返回bool的可调用对象，std::find_if/std::count_if用的是一元谓词（接收1个参数）；
常用形式 ：优先用Lambda表达式（简洁、灵活），无需修改类/结构体，是自定义谓词的最佳选择；
关键注意 ：谓词要无副作用，自定义类型参数用const&，Lambda捕获按需选择值/引用。