根据模式用数字填充 C++ 数组

Question

我有一个要填充数组的模式：

偶数索引值 = -1

奇数索引值 = 1

我目前是这样实现的：

#include <array>
#include <algorithm>

using namespace std;
int generator(){
    static int i = 1;
    i *= -1;
    return i;
}

std::array<int ,64> arr;
std::generate(arr.begin(), arr.end(), generator);

编辑：当前实现有一个警告 - generator的返回值不依赖于迭代的 object 索引。

有没有办法将当前索引传递给generator function 所以它的 output 将取决于这个索引？

Answer 1

您的generator function 有一个static局部变量，它在每次调用中保留其 state。 这意味着如果您在不同的调用中使用generator ，它会记住它的旧 state，这可能不是您想要的。

您可以通过编写 function 来解决此问题，每次调用它时都会为您提供一个“生成器”。 请注意，返回的值（即生成器本身）只是一个mutable的 lambda，因此i的值在多次调用该 lambda 时被保留。

auto gen() 
{
    return [i = -1]() mutable 
    { 
       i *= -1; 
       return i; 
    };
}

// usage ...

std::generate(arr.begin(), arr.end(), gen());

这是一个演示。

Answer 2

正如@cigen 所指出的，您的代码按照编写的方式工作。

但是要尝试回答您的问题，“有没有办法将当前索引传递给生成器 function？” - 答案是“不，不是std::generate ”。 这是该调用的示例实现（取自CppReference ：

template<class ForwardIt, class Generator>
void generate(ForwardIt first, ForwardIt last, Generator g)
{
    while (first != last) {
        *first++ = g();
    }
}

注意事项：

• generate的这个实现不使用索引，因此它不能将它们传递给生成器。
• 生成器 function 是空的（它不带参数），因此即使有索引，generate 也无法传递索引。

Answer 3

所有的解决方案都假设您的生成器将被顺序调用，那么并行和无序执行呢？

std::array<int, 64> arr;
std::iota(arr.begin(), arr.end(), 0);
std::transform(arr.begin(), arr.end(), arr.begin(), [](auto const i){return i % 2: -1 : 1;});

您想使用错误的 function。 如果元素索引是生成器的参数，则std::transform()更适合您的要求。

编辑：您需要 c++20 来获得权威的解决方案：

  std::array<int, 64> arr;
  auto const g(std::views::iota(decltype(arr)::size_type{}, arr.size()));
  std::transform(g.begin(), g.end(), arr.begin(), [](auto const i){return i % 2 ? -1 : 1;});

或者：

  std::array<int, 64> arr;
  std::ranges::copy(std::views::iota(decltype(arr)::size_type{}, arr.size()) | std::views::transform([](auto const i){return i % 2 ? -1 : 1;}), arr.begin());

您可以并行和/或乱序运行它，并且可能还有其他解决方案。

Answer 4

If you want to attach state to a function it is better to use a function object rather than function local static variables (for the very reason you discovered: reusability).

struct generator2 {
    bool even = true;
    int operator()(){
        even = !even;
        return even ? -1 : 1;
    }
};

int main() {
    std::array<int ,64> arr;
    std::generate(arr.begin(), arr.end(), generator2{});
    for (auto e : arr) std::cout << e;
}

这里传递给std::generate的是一个generator2类型的实例，它的operator()将被调用。

有没有办法将当前索引传递给生成器 function？

std::generate的生成器必须可以在没有参数的情况下调用：

function 的签名应该等同于以下内容：

 Ret fun();

Ret 类型必须使得 ForwardIt 类型的 object 可以被取消引用并分配一个 Ret 类型的值。

Answer 5

仅仅因为std::generate很难做到并不意味着它不能做到。 您可以编写自己的generate版本：

namespace mystl {
  template<class ForwardIt, class Generator>
  void generate(ForwardIt first, ForwardIt last, Generator g)
  {
    int idx = 0;
    while (first != last) {
        *first++ = g(idx++);
    }
  }
}

不受标准算法的限制； 标准库中的大多数都没有什么神奇之处。 不要害怕自己写！

Answer 6

您不能使用std::generate将当前索引传递给generator function 。 但是您可以使用lambda来做到这一点：

std::array<int ,64> arr;
auto generator = [i = 1, n = 0] () mutable {
    // n is the current index here
    i = -i;
    n++;
    return i;
};
std::generate(arr.begin(), arr.end(), generator);