是否有类似 STL 的函数来用索引的某些函数填充数组？

Posted 2023-02-17

【中文标题】是否有类似 STL 的函数来用索引的某些函数填充数组？

【英文标题】：Is there an STL-like function to fill an array with some function of the index?

【发布时间】：2019-11-03 20:41:07

【问题描述】：

在 C++ 中，我们有像 std::fill 或 std::fill_n 这样的函数，它们是用值填充指针数组、向量、std::arrays 和其他容器的便捷单线方法。一些容器也有自己的fill 方法来允许填充一个常数值。还有函数std::generate_n和std::iota，前者允许使用生成器函数填充元素，后者使用索引填充范围。

我正在寻找的是一个类似的解决方案 - 最好是单线解决方案并在标准库中定义 - 允许使用索引的某些功能填充容器。例如，这将是一个数组的解决方案：

std::array<int, 100> arr;
for (std::size_t i = 0; i < 100; i++)
    arr[i] = f(i);

其中f(std::size_t i) 是索引的某个函数。

有没有集成的方法来做到这一点？

【问题讨论】：

你为什么不使用 std::generate_n ？这正是你想要的

这是你想要的吗？ wandbox.org/permlink/tAwaouhYJtacJNjt

@Oblivion 这将是一个解决方案，但是，我正在寻找不依赖静态变量的更通用的东西。例如接受 lambda 表达式的函数。

【参考方案1】：

您可以使用有状态的 lambda：

std::array<int, 100> arr;   
std::generate(arr.begin(), arr.end(), [i = std::size_t(0)]() mutable return f(i++););

---

但我认为它使代码比它需要的更复杂。使用普通循环可能是最好的选择。

【参考方案2】：

我无法使用编译器尝试此操作，因为我找不到具有 C++20 范围的编译器，但是一旦编译器实现它们，这样的东西应该可以工作：

std::ranges::transform(std::views::iota1, arr.size()+1, arr, f);

或者，如果您只想要生成值的序列，只需使用

创建它们的范围

auto const values = std::views::iota1, arr.size()+1 | std::views::transform(f);

在您拥有 C++20 编译器之前，您可以使用其中一个范围库，例如在Boost 或Eric Nieblers ranges-v3

【讨论】：

如果目的地确实需要是std::array，但是缺少一个步骤：将视图转换为数组。

甚至 gcc.godbolt.org 似乎都不知道这一点，这是新的:( gcc.godbolt.org/z/pgh7uS

【参考方案3】：

考虑为此编写自己的类似STL的函数模板apply_idx_func()：

template<typename FwdItor, typename F>
void apply_idx_func(FwdItor first, FwdItor last, F f) 
   for (size_t idx = 0; first != last; ++first, ++idx)
      *first = f(idx);

举个例子：

auto main() -> int 
   std::array<int, 10> arr;

   // just adds 100 to the index
   auto func = [](size_t idx) -> int 
      return 100 + idx;
   ;

   apply_idx_func(std::begin(arr), std::end(arr), func);

   for (auto elem: arr)
      std::cout << elem << ' ';
   std::cout << '\n';

输出是：

100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

【讨论】：

是否有一些关于“在哪里”放置自定义扩展的建议？例如哪个命名空间？

@HerpDerpington 您可以创建自己的命名空间，例如：namespace xtd ... （xtd 代表 eXtended sTandarD，与 @987654326 形成对比@命名空间）。

【参考方案4】：

如果你总是遍历整个数组，你甚至不必使用任何 stl 函数，只需使用范围循环：

std::array<int, 100> arr;
int idx = 0;
for (auto& item : array)
    item = f(idx++);

另一种选择是使用for_each（如果将来您想仅填充部分数组，这可能会更有用）

#include <algorithm>
std::array<int, 100> arr;
int idx = 0;
std::for_each(begin(arr), end(arr), [&idx](int &n) n = f(idx++); );

不幸的是，在这两种情况下，您都必须有单独的索引变量（这里：idx）

【参考方案5】：

#include <algorithm>
size_t i = 0;
std::generate_n(arr.begin(),arr.size(),[&i]()return f(i++););

或者可能分两步：

#include <numeric>
std::iota(arr.begin(),arr.end(),0);
std::transform(arr.begin(),arr.end(),f);

在 boost 的帮助下，我们可以一步完成：

std::transform(
    arr.begin(),
    arr.end(),
    boost::irange(0,arr.size()),
    [](const auto& val,const auto& index)return f(index);
);

https://www.boost.org/doc/libs/1_64_0/libs/range/doc/html/range/reference/ranges/irange.html