Программирование

  Таким образом, мы имеем механизм, позволяющий функции хранить данные, которые ей нужны. Очевидно, что функции-объекты образуют универсальный, мощный и удобный механизм. Рассмотрим понятие объекта-функции подробнее.

class F {  // абстрактный пример объекта-функции

      S s; // состояние

public:

  F(const S& ss):s(ss) { /* устанавливает начальное значение */ }

  T operator() (const S& ss) const

  {

    // делает что-то с аргументом ss

    // возвращает значение типа T (часто T — это void,

    // bool или S)

  }

  const S& state() const { return s; } // демонстрирует

  // состояние

  void reset(const S& ss) { s = ss; }  // восстанавливает

  // состояние

};

Объект класса F хранит данные в своем члене s. По мере необходимости объект-функция может иметь много данных-членов. Иногда вместо фразы “что-то хранит данные” говорят “нечто пребывает в состоянии”. Когда мы создаем объект класса F, мы можем инициализировать это состояние. При необходимости мы можем прочитать это состояние. В классе F для считывания состояния предусмотрена операция state(), а для записи состояния — операция reset(). Однако при разработке объекта-функции мы свободны в выборе способа доступа к его состоянию.

Разумеется, мы можем прямо или косвенно вызывать объект-функцию, используя обычную систему обозначений. При вызове объект-функция F получает один аргумент, но мы можем определять объекты-функции, получающие столько параметров, сколько потребуется.

  Использование объектов-функций является основным способом параметризации в библиотеке STL. Мы используем объекты-функции для того, чтобы указать алгоритму поиска, что именно мы ищем (см. раздел 21.3), для определения критериев сортировки (раздел 21.4.2), для указания арифметических операций в численных алгоритмах (раздел 21.5), для того, чтобы указать, какие объекты мы считаем равными (раздел 21.8), а также для многого другого. Использование объектов-функций — основной источник гибкости и универсальности алгоритмов.

  Объекты-функции, как правило, очень эффективны. В частности, передача по значению небольшого объекта-функции в качестве аргумента шаблонной функции обеспечивает оптимальную производительность. Причина проста, но удивительна для людей, хорошо знающих механизм передачи функций в качестве аргументов: обычно передача функции в виде объекта приводит к созданию значительно более маленького и быстродействующего кода, чем при передаче функции как таковой! Это утверждение оказывается истинным, только если объект мал (например, если он содержит одно-два слова данных или вообще не хранит данные) или передается по ссылке, а также если оператор вызова функции невелик (например, простое сравнение с помощью оператора <) и определен как подставляемая функция (например, если его определение содержится в теле класса). Большинство примеров в этой главе — и в книге в целом — соответствует этому правилу. Основная причина высокой производительности небольших и простых объектов-функций состоит в том, что они предоставляют компилятору объем информации о типе, достаточный для того, чтобы сгенерировать оптимальный код. Даже устаревшие компиляторы с несложными оптимизаторами могут генерировать простую машинную инструкцию “больше” для сравнения в классе Larger_than, вместо вызова функции. Вызов функции обычно выполняется в 10–50 раз дольше, чем простая операция сравнения. Кроме того, код для вызова функции больше, чем код простого сравнения.

21.4.2. Предикаты на членах класса

Как мы уже видели, стандартные алгоритмы хорошо работают с последовательностями элементов базовых типов, таких как int и double. Однако в некоторых предметных областях более широко используются контейнеры объектов пользовательских классов. Рассмотрим пример, играющий главную роль во многих областях, — сортировка записей по нескольким критериям.

struct Record {

  string name;   // стандартная строка

  char addr[24]; // старый стиль для согласованности

                 // с базами данных

  // ...

};

vector vr;

Иногда мы хотим сортировать вектор vr по имени, а иногда — по адресам. Если мы не стремимся одновременно к элегантности и эффективности, наши методы ограничены практической целесообразностью. Мы можем написать следующий код:

// ...

sort(vr.begin(),vr.end(),Cmp_by_name()); // сортировка по имени

// ...

sort(vr.begin(),vr.end(),Cmp_by_addr()); // сортировка по адресу

// ...