STL 算法的可組合性

Question

STL 算法在 C++ 中非常有用。 但讓我感到厭煩的一件事是它們似乎缺乏可組合性。

例如，假設我有一個vector<pair<int, int>>並希望將其轉換為僅包含該對的second成員的vector<int> 。 這很簡單：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
std::vector<int> result;

std::transform(values.begin(), values.end(), std::back_inserter(result),
    [] (std::pair<int, int> p) { return p.second; });

或者，也許我只想過濾first成員為偶數的那些對的vector 。 也很簡單：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
std::vector<std::pair<int, int>> result;

std::copy_if(values.begin(), values.end(), std::back_inserter(result),
    [] (std::pair<int, int> p) { return (p.first % 2) == 0; });

但是如果我想兩者都做呢？ 沒有transform_if算法，同時使用transform和copy_if似乎需要分配一個臨時vector來保存中間結果：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
std::vector<std::pair<int, int>> temp;
std::vector<int> result;

std::copy_if(values.begin(), values.end(), std::back_inserter(temp),
    [] (std::pair<int, int> p) { return (p.first % 2) == 0; });

std::transform(values.begin(), values.end(), std::back_inserter(result),
    [] (std::pair<int, int> p) { return p.second; });

這對我來說似乎相當浪費。 我能想到的避免臨時向量的唯一方法是放棄transform和copy_if並簡單地使用for_each （或常規的 for 循環，以適合您的方式）：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
std::vector<int> result;

std::for_each(values.begin(), values.end(),
    [&result] (std::pair<int, int> p) 
        { if( (p.first % 2) == 0 ) result.push_back(p.second); });

我在這里錯過了什么嗎？ 有沒有一種好方法可以將兩個現有的 STL 算法組合成一個新算法而不需要臨時存儲？

Answer 1

你是對的。 您可以使用Boost.Range 適配器來實現組合。

Answer 2

我認為這個問題不幸是結構性的

1. C++ 使用兩個迭代器來表示一個序列
2. C++ 函數是單值的

所以你不能鏈接它們，因為 function 不能返回“序列”。

一種選擇是使用單對象序列代替（ 例如 boost 的 range 方法）。 這樣，您可以將一個處理的結果組合為另一個處理的輸入......（一個 object -> 一個對象）。

在標准 C++ 庫中，處理是（兩個對象 -> 一個對象），很明顯，如果不命名臨時 object，就無法將其鏈接起來。

Answer 3

早在 2000 年，這個問題就已經被注意到了。 Gary Powell 和 Martin Weiser 提出了“視圖”概念，並創造了“視圖模板庫”這個名稱。 它當時並沒有起飛，但這個想法是有道理的。 “視圖”適配器本質上是應用動態變換。 例如，它可以調整value_type 。

現在我們有了 C++0x，這個概念可能應該重新解決。 自 2000 年以來，我們在泛型編程方面取得了相當大的進展。

例如，讓我們使用vector<pair<int, int>>到vector<int>的例子。 這可能很簡單：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
vtl2::view v (values, [](std::pair<int, int> p) { return p.first }); 
std::vector<int> result(view.begin(), view.end());

或者，使用boost::bind技術，更簡單：

std::vector<std::pair<int, int>> values = GetValues();
vtl2::view v (values, &std::pair<int, int>::first); 
std::vector<int> result(view.begin(), view.end());

Answer 4

從C++20開始，您可以將std::ranges::copy與Ranges 庫中的范圍適配器std::views::filter和std::views::values一起使用，如下所示：

int main() {
    std::vector<std::pair<int, int>> values = { {1,2}, {4,5}, {6,7}, {9,10} };
    std::vector<int> result;

    auto even = [](const auto& p) { return (p.first % 2) == 0; };
    std::ranges::copy(values | std::views::filter(even) | std::views::values,
                      std::back_inserter(result));

    for (int i : result)
        std::cout << i << std::endl;

    return 0;
}

Output：

5
7

在上面的解決方案中，沒有為中間結果創建臨時向量，因為視圖適配器創建不包含元素的范圍。 這些范圍只是輸入向量的視圖，但具有自定義的迭代行為。

魔杖盒上的代碼

Answer 5

不知道這是否仍然有效，但是......一個新的燈等待 header 只有你描述的庫。 Doc 討論了惰性評估和 com 可組合生成器。

文檔片段：

• 從文件“test.txt”中讀取最多 10 個整數。
• 過濾偶數，將它們平方並求和它們的值。

    int total = lz::read<int>(ifstream("test.txt")) | lz::limit(10) |
                lz::filter([](int i) { return i % 2 == 0; }) |
                lz::map([](int i) { return i *  i; }) | lz::sum();

您可以將該行拆分為多個表達式。

    auto numbers = lz::read<int>(ifstream("test.txt")) | lz::limit(10);
    auto evenFilter = numbers | lz::filter([](int i) { return i % 2 == 0; });
    auto squares = evenFilter | lz::map([](int i) { return i *  i; });
    int total = squares | lz::sum();

• 盡管這個表達式被拆分為多個變量賦值，但它的效率並沒有降低。
• 每個中間變量簡單地描述了一個要執行的代碼單元。 全部存放在堆棧中。

https://github.com/SaadAttieh/lazyCode