C++：为 std::sort 提供模板化比较函数

Question

假设我想要 std::sort 根据指针指向的 int 值对指向 int 的指针向量进行排序。忽略那里明显的性能问题。简单吧？做一个函数：

bool sort_helper(const int *a, const int *b) 
{   
    return *a < *b;
}

并供应给 std::sort。

现在，如果我们还想对指向大对象的指针向量做同样的事情。同样的事情适用：首先我们在对象中定义一个 < 运算符，然后按照以下行创建一个函数：

bool sort_helper(const ob_type *a, const ob_type *b) 
{   
    return *a < *b;
}

或其他任何东西，将其提供给 std::sort。

现在，这就是它变得棘手的地方：如果我们想使用任意比较函数对指向任何类型的指针向量进行排序怎么办（我们假设我们使用该函数的任何类型都将是能够使用它）- 提供上面 sort_helper 函数的模板版本很容易：

template <class ob_type>
bool sort_helper(const ob_type *a, const ob_type *b) 
{   
    return *a < *b;
}

然而，提供任意比较函数更难：像这样的东西-

template <typename comparison_function, class ob_type>
bool sort_template_helper(const ob_type *a, const ob_type *b)
{
    return comparison_function(*a, *b);
}

template <typename comparison_function, class iterator_type>
void t_sort(const iterator_type &begin, const iterator_type &end, comparison_function compare)
{
    std::sort(begin, end, sort_template_helper<compare>);
}

是我想做的，但是这样做：

bool less_than(const int a, const int b) 
{   
    return a < b;
}   

void do_stuff()
{
    t_sort(ipoint_vector.begin(), ipoint_vector.end(), sort_template_helper<less_than>);
}

无效。如何使用提供给 std::sort 的任意比较函数，根据指向的对象的值对指向已知类型的指针向量进行排序？假设我在这里展示的测试用例是实际场景的疯狂简化版本，并且有充分的理由想要以这种方式做事，这将花费太长时间来解决问题并分散注意力。

[编辑：由于各种原因，我正在寻找一个也适用于 C++03 的解决方案——感谢 Nir 的 C++14 答案']

Answer 1

基本上你需要的是一个高阶函数：一个 returns 函数的函数。

template <class T, class F>
auto make_pointee_comparison(F f) {
    return [=] (T const * l, T const * r) { return f(*l, *r); };
}

这里我明确指定了T；您可能可以通过额外的编程来推导 T，但要使其对函数对象和函数指针都正确工作可能非常棘手。

编辑：为了使它在 C++03 中工作，我们显然必须删除对 lambda 的使用。不过，将 lambda 转换为函数对象非常简单。我们声明一个结构：

template <class F>
struct PointeeComparisonHelper {
    PointeeComparisonHelper(F f) : m_f(f) {}

    template <class T>
    bool operator()(T const * l, T const * r) const {
        return m_f(*l, *r);
    }

    F m_f;
};

template <class F>
PointeeComparisonHelper<F> make_pointee_comparison(F f) {
    return PointeeComparisonHelper<F>(f);
}

编辑：我在 03 示例中模板化了调用操作符；要使用 lambda 执行此操作，您需要 C++14，而不仅仅是 11。如果您使用的是 03 形式，则无需明确指定 <int> 至 make_pointee_comparison.

用法：

auto c = make_pointee_comparison<int>([] (int x, int y) { return x < y; });
int x = 5;
int y = 6;
std::cerr << c(&x, &y) << c(&y, &x);

打印 10（真假）。请注意，这采用函数对象而不是函数指针，这在 C++ 中更为惯用。但是你也可以传递一个函数指针：

bool compare(int x, int y) { return x > y; }

auto c2 = make_pointee_comparison<int>(&compare);
std::cerr << c2(&x, &y) << c2(&y, &x);

然后您可以这样编写您的函数：

template <typename comparison_function, class iterator_type>
void t_sort(const iterator_type &begin, const iterator_type &end, comparison_function compare)
{
    using deref_type = const decltype(*begin);
    std::sort(begin, end, make_pointee_comparison<deref_type>(compare));
}

Answer 2

我猜你正在寻找这样的东西：

template <typename comparison_function, class iterator_type>
void sort_deref(const iterator_type &begin, const iterator_type &end, comparison_function compare) {
    std::sort(begin, end, [compare](auto *a, auto *b) { compare(*a,*b); });
}

// example usage:
sort_deref(std::begin(container), std::end(container), std::less<>());

您正在尝试将类型 comparison_function 的值传递给需要类型的模板。

Answer 3

你不能在 C++ 中传递函数模板指针，你可以做的是用 operator() 模板创建仿函数（类似于带自动参数的 lambda）：

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <cassert>

struct less {
    template <class T>
    bool operator()(T first, T second) const {
        return first < second;
    }
};

template <class Cmp>
struct cmp_ptr {
    Cmp cmp;

    cmp_ptr(Cmp cmp):cmp(cmp) { }
    cmp_ptr() { }

    template <class T>
    bool operator()(T first, T second) const {
        return cmp(*first, *second);
    }
};

template <class Iter, class Cmp>
bool is_sorted(Iter beg, Iter end, Cmp cmp) {
   Iter prev = beg;
   Iter next = beg;
   for (next++; next != end; prev++, next++) {
      if (cmp(*next, *prev)) {
         return false;
      }
   }
   return true;
}

int main() {
    std::vector<int*> v;
    v.push_back(new int(10));
    v.push_back(new int(1));
    v.push_back(new int(5));
    v.push_back(new int(7));
    v.push_back(new int(3));
    v.push_back(new int(2));
    std::sort(v.begin(), v.end(), cmp_ptr<less>());
    assert(::is_sorted(v.begin(), v.end(), cmp_ptr<less>()));
}

[live demo]

请记住，运算符必须具有 const 限定符才能使调用者能够从临时对象访问它。

C++：为 std::sort 提供模板化比较函数

C++: Supplying a templated compare function to std::sort

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