C++23 中的 ranges::fold_left:范围折叠算法

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码事漫谈 发表于 2025/05/16 19:19:22 2025/05/16
【摘要】 1. ranges::fold_left 的基本概念 2. 使用示例 示例 1:计算整数范围的和 示例 2:计算字符串范围的连接 示例 3:使用自定义函数 3. 与其他折叠算法的比较 4. 为什么需要 ranges::fold_left 5. 总结随着 C++23 的到来,标准库引入了一系列新的范围折叠算法,其中 ranges::fold_left 是一个非常强大的工具,用于对范围内的元素...

随着 C++23 的到来,标准库引入了一系列新的范围折叠算法,其中 ranges::fold_left 是一个非常强大的工具,用于对范围内的元素进行累积操作。它类似于 std::accumulate,但提供了更灵活的使用方式和更广泛的适用性。

1. ranges::fold_left 的基本概念

ranges::fold_left 是一个左折叠算法,它对范围内的元素从左到右依次应用一个二元操作函数。它的基本形式如下:

template <std::input_iterator I, std::sentinel_for<I> S, class T, class F>
constexpr auto fold_left(I first, S last, T init, F f);

它接受以下参数:

  • firstlast:定义范围的迭代器。
  • init:初始值。
  • f:二元操作函数。

ranges::fold_left 的行为类似于以下表达式:

f(f(f(init, x1), x2), ..., xn)

其中 x1, x2, ..., xn 是范围内的元素。

2. 使用示例

以下是一些使用 ranges::fold_left 的示例:

示例 1:计算整数范围的和
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = std::ranges::fold_left(v.begin(), v.end(), 0, std::plus<>());
    std::cout << "Sum: " << sum << std::endl; // 输出:Sum: 15
}

在这个例子中,fold_left 使用 std::plus 对范围内的整数进行累加。

示例 2:计算字符串范围的连接
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<std::string> vs = {"Hello", " ", "World"};
    std::string result = std::ranges::fold_left(vs.begin(), vs.end(), std::string(), std::plus<>());
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 输出:Result: Hello World
}

这个例子展示了如何使用 fold_left 将字符串范围连接成一个完整的字符串。

示例 3:使用自定义函数
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::string result = std::ranges::fold_left(v.begin(), v.end(), std::string(), [](std::string s, int x) {
        return s + std::to_string(x);
    });
    std::cout << "Result: " << result << std::endl; // 输出:Result: 12345
}

在这个例子中,fold_left 使用了一个自定义的 lambda 表达式,将整数范围转换为一个字符串。

3. 与其他折叠算法的比较

C++23 引入了多个折叠算法,包括:

  • ranges::fold_left:从左到右折叠。
  • ranges::fold_right:从右到左折叠。
  • ranges::fold_left_firstranges::fold_right_last:分别使用范围的第一个和最后一个元素作为初始值。

这些算法提供了更多的灵活性,可以根据具体需求选择合适的折叠方式。

4. 为什么需要 ranges::fold_left

虽然 std::accumulate 已经提供了类似的功能,但 ranges::fold_left 更加通用和灵活。它不仅支持范围作为输入,还支持投影函数(虽然在某些重载中不支持,但可以通过其他方式实现)。

此外,ranges::fold_left 的设计更加清晰,避免了 std::accumulate 中一些潜在的混淆点,例如默认初始值的问题。

5. 总结

ranges::fold_left 是 C++23 中引入的一个非常强大的工具,它提供了对范围内的元素进行累积操作的能力。它不仅功能强大,而且使用起来非常灵活,可以满足各种复杂的累积需求。如果你正在使用 C++23,不妨尝试在你的项目中使用 ranges::fold_left,它可能会让你的代码更加简洁和高效。

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