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C++中std::not_fn怎么取反谓词_C++17函数对象逻辑操作技巧【逻辑】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-15 11:53:28

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来源于php中文网

原创

std::not_fn是c++17引入的函数对象包装器,对原谓词结果执行逻辑非而非按位取反;它要求被包装对象签名明确、注意捕获变量生命周期,并且operator()为const,不支持可变谓词。

c++中std::not_fn怎么取反谓词_c++17函数对象逻辑操作技巧【逻辑】

std::not_fn 本质是包装器,不是简单取反布尔值

它不直接对谓词返回值做 ! 运算,而是构造一个新函数对象,调用时自动将原谓词结果取反。这意味着:如果原谓词返回 intlong 或其他可隐式转为 bool 的类型,std::not_fn 仍按逻辑非处理(即 !static_cast<bool>(result)</bool>),而非按位取反或数值取负。

常见误用是以为它能“反转比较方向”,比如想把 std::less<int></int> 变成 std::greater<int></int> —— 实际上 std::not_fn<:less>>{}(3, 5)</:less> 返回 true(因为 3 是 <code>true,取反得 false?等等,不对:注意 std::not_fn 是对调用结果取反,所以 std::not_fn<:less>>{}(3, 5)</:less> 等价于 !(3 → <code>false;而 std::not_fn<:less>>{}(5, 3)</:less>!(5 → <code>true。它并不等价于 std::greater,只是语义上“不满足小于关系”,包含等于和大于两种情况。

必须传入可调用对象,不能直接传 bool 或字面量

std::not_fn 接收的是一个**可调用实体**(函数指针、lambda、函数对象),不是布尔表达式本身。下面写法全部错误:

  • std::not_fn(3 > 5) —— 3 > 5falsebool 值),不可调用
  • std::not_fn([]{ return true; }) —— lambda 无参数,但后续调用时若传参会编译失败
  • std::not_fn(std::isalnum) —— std::isalnum 有重载,未显式指定类型,编译器无法推导

正确做法是确保被包装对象签名明确、可调用:

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auto is_not_digit = std::not_fn(static_cast<int(*)(int)>(std::isdigit));
auto not_less = std::not_fn(std::less<int>{});
auto not_even = std::not_fn([](int x) { return x % 2 == 0; });

捕获 lambda 和引用绑定需格外小心生命周期

如果被 std::not_fn 包装的 lambda 捕获了局部变量,或通过 std::ref 绑定非常量左值,那么 std::not_fn 对象的生命周期必须不长于其所依赖对象的生命周期。否则调用时触发未定义行为。

  • 错误示例:auto make_checker = [&x]() { return std::not_fn([&]{ return x > 0; }); } —— 若 x 是栈变量且 make_checker 返回的函数对象在 x 销毁后被调用,就崩了
  • 安全做法:用值捕获 [x],或确保引用对象长期有效(如静态变量、类成员)
  • std::not_fn(std::ref(pred)) 同样受 pred 生命周期约束,别以为加了 std::ref 就万事大吉

替代方案:C++20 起可用 ranges::not_fn,更泛化但需适配范围算法

std::not_fn(C++17)仅用于普通函数对象组合;C++20 引入的 std::ranges::not_fn 是为 std::ranges 算法设计的,支持 ADL 友好、完美转发与投影(projection)感知。例如:

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = std::ranges::find_if(v, std::ranges::not_fn(std::odd));
// 注意:std::odd 是 C++20 新的谓词,实际应写 std::ranges::odd 或自定义

但注意:两者不可混用 —— std::not_fn 包装的函数对象不能直接喂给 std::ranges::xxx 算法作谓词(除非你手动适配),反之亦然。项目若已用 C++20 ranges,优先考虑 std::ranges::not_fn;否则老老实实用 std::not_fn,别强行升级。

最易被忽略的一点:std::not_fn 包装后的对象,其 operator() 是 const 成员函数,因此无法用于需要修改内部状态的可变谓词(比如带 mutable lambda 且依赖捕获变量自增的场景)—— 它强制以 const 方式调用原谓词。

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