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什么是仿函数 仿函数或称为函数对象在C中是通过重载operator()的类实例使得类的实例能够像函数一样被调用。
可调用对象 函数指针Function Pointers: 这是指向函数的指针可以像使用函数一样调用。 仿函数Functors: 如上所述它们是重载了operator()方法的类的实例。 Lambda表达式Lambdas: C11引入的一种便捷的定义匿名函数对象的方法。 成员函数指针Member Function Pointers: 指向类成员函数的指针需要一个对象实例来调用。 标准库提供的功能对象Standard Library Functional Objects: 如std::function它可以包装其他可调用对象比如函数指针、仿函数、lambda表达式等。
每种类型的可调用对象都有自己的用途和优势。例如
函数指针简单易用适合指向静态全局函数。仿函数可以维护状态并且可以有多个重载的operator()从而接受不同的参数列表。Lambda表达式通常用于定义简短的内联可调用代码特别是在需要临时的函数对象时。成员函数指针适用于需要调用特定对象的成员函数的情景。std::function很灵活因为它能对所有这些类型的可调用对象形成一种抽象并且可以动态地更改所包装的具体可调用对象。
仿函数的作用 灵活性: 仿函数可以在对象内部持有状态并且可以在多个函数调用之间保持这些状态。 可重用性: 与传统函数相比仿函数可以更容易地封装在类内部作为库的一部分重复使用。 封装: 仿函数可以封装策略或行为并且可以作为策略对象传递给其他函数或类隐藏具体的执行细节。 与算法结合使用: 仿函数在C标准模板库(STL)中非常重要它们经常被用作STL算法的比较函数策略或操作。 性能优化: 在某些情况下仿函数比普通函数指针更快因为仿函数的内联特性可以在编译时优化。 配合标准库中的类使用: 如std::bind和std::function可以存储和调用仿函数进一步提高编程的灵活性。
空间配置器
空间配置器Memory Allocator是计算机程序中用于管理内存的工具负责分配和释放动态内存。在C中标准模板库STL提供了默认的内存配置器它通常实现了一些高效的内存管理策略以减少内存碎片和提升内存分配效率。 内存分配Allocation: 分配一块特定大小的内存给程序使用。例如在C中new操作符或allocator::allocate()方法可以实现这个功能。 内存释放Deallocation: 释放不再使用的内存块使其可以再次被分配。在C中delete操作符或allocator::deallocate()方法用于释放内存。 内存重用Reuse: 空间配置器会跟踪哪些内存区域已被释放以便在下次分配时重用这些区域。 减少碎片: 实现策略以减少内存的外部碎片例如使用内存池来提升分配效率和空间利用率。 管理内存对齐: 确保内存分配满足特定数据类型的对齐要求这对于某些系统或硬件架构可能是必要的以确保性能。
适配器 适配器Adapter在计算机编程中是一种设计模式其主要目的是让不兼容的接口能够一起工作。通过封装一个类的接口并提供一个新的接口适配器允许原本因接口不匹配而不能一起工作的类可以协同工作。在C中适配器被广泛使用特别是在标准模板库STL中。
适配器的作用包括 接口转换: 适配器可以将一个类的接口转换成另一个期待的接口让类能够被其他的代码复用。 兼容性: 它允许编写出来的代码可以与未来的系统或者已有的系统兼容。 复用性: 可以复用现有的功能而不需要修改原有代码。 解耦: 将目标类和使用它的客户端代码解耦使得两者不直接依赖。 C STL中提供了几种适配器 容器适配器 使STL容器提供不同的接口例如将vector、deque适配成栈stack或者队列queue。 priority_queue: 优先级队列默认为大堆 迭代器适配器 提供特殊类型的迭代器如reverse_iterator、insert_iterator等以提供特定的迭代行为。 函数适配器 结合函数指针或者函数对象提供灵活的调用方式。例如bind和function能够将函数、函数对象、成员函数等包装成一个统一的可调用对象。
理解STL
STL即标准模板库Standard Template Library是C语言中一套功能强大的库提供了一系列的模板类和函数用来实现常见的数据结构和算法。它可以帮助程序员更高效地处理数据和进行算法操作且不用重新发明轮子。
理解STL可以从以下几个部分入手 组件: STL在应用的角度看主要包含三大组件容器Containers、迭代器Iterators和算法Algorithms。 容器是用来存储数据的通用数据结构如向量vector、列表list、队列queue、栈stack等。 迭代器则像是一个指针提供了访问容器中对象的方式。迭代器可以用来遍历STL容器内的元素而且是以一种容器无关的方式进行的。 算法包括各种常见算法如排序sort、搜索find、变换transform和其他有用的算法这些算法可以作用于容器。 模板: STL广泛使用了模板编程。这使得STL非常灵活因为模板允许在编译时确定数据类型从而提供类型安全和代码重用性。 泛型编程: STL是泛型编程的一个实际应用案例。泛型编程意味着代码可以独立于任何特定的数据类型。这是通过使用模板来实现的这使得相同的代码可以用来处理不同类型的数据。 性能优化: STL算法和容器都经过了高度优化以提供快速的运行时间和空间效率。例如很多STL算法是可以对容器进行原地修改减少了额外内存开销。 可扩展性: STL是高度可扩展的用户可以创建自己的算法和容器而不仅仅局限于STL提供的那些。 应用: STL的应用非常广泛无论是简单场景还是复杂的应用程序STL都能提供适当的容器和算法。
