【C++】泛型算法之std::for_each

std::for_each用于逐个遍历容器元素，它对迭代器区间[first, last)所指的每一个元素，执行由单参数函数对象f所定义的操作。它是for循环的一种替代方案。

尽管，我们仍可以使用for循环进行一个容器元素的遍历，但是std::for_each额外给我们提供了一种途径，而且丰富了更多的语义信息，在并行上会比朴素的for循环更有优势。

std::for_each

如需使用std::for_each，需要引入头文件：

#include 

std::for_each函数定义：

template< class InputIt, class UnaryFunction >
UnaryFunction for_each(InputIt first, InputIt last, UnaryFunction f);

函数意义：按顺序应用给定的可调用对象f到[first, last)范围内每个迭代器的结果。

函数参数：

• first、last：应用函数的范围
• f：可调用对象，应用于范围[first, last]内每个迭代器的结果

对于可调用对象，其函数签名应等同于以下内容：

void fun(const Type &a);

其中，唯一参数也不一定要有const &，但该可调用对象的返回值必须为void。

函数返回值：传入的可调用对象的最终状态（C++11后，该返回值为右值）。

一般情况下，获得返回值常用于可调用对象为函数对象时（重载了()运算符类型的对象）。

根据语义，std::for_each可能的一种实现是：

template<class InputIt, class UnaryFunction>
constexpr UnaryFunction for_each(InputIt first, InputIt last, UnaryFunction f)
{for (; first != last; ++first) {f(*first);}return std::move(f);
}

std::for_each的优越性

std::for_each更明确了整个循环语义，有利于编译器优化。它偏向于函数式编程，就是老老实实从first迭代到end，没有中途退出循环的break，没有直接跳下一步循环的continue。

这个语义清清楚楚，编译器可以尽情优化。相反，如果使用传统的for循环，或者C++11的range-based for，都无法让编译器相信半途中是否会来个break/continue这样的操作。

也就是说，编译器可以从for_each里获得更多的语义。而for循环把这些语义全搞丢了！

因此，std::for_each可以支持并行操作。C++17开始有并行的std::for_each重载了，目前msvc和gcc已经实现，clang还没有实现。

template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class UnaryFunction2 >
void for_each(ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, UnaryFunction2 f);

该函数：应用给定的可调用对象f到[first, last)范围内每个迭代器的结果（不必按顺序），按照policy执行算法。

policy指的是允许的并行类型，具体的类型种类可以参考：

• std::execution::seq, std::execution::par, std::execution::par_unseq, std::execution::unseq

std::for_each实例

#include 
#include 
#include class Sum {public:Sum() : sum(0) {}~Sum() {}void operator()(int n) { sum += n; }int sum;
};int main()
{std::vector<int> nums{6, 8, 4, 10, 2, 12};auto print = [](int n) {std::cout << n << " ";};std::for_each(nums.begin(), nums.end(), print);                   // 打印std::cout << std::endl;std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int &n) {              // 每个数++++n;});std::for_each(nums.begin(), nums.end(), print);                   // 打印std::cout << std::endl;Sum s = std::for_each(nums.begin(), nums.end(), Sum());           // 求和std::cout << s.sum << std::endl;int sum = 0;std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [&sum](int n) {           // 求和sum += n;});std::cout << sum << std::endl;return 0;
}

编译并运行这段代码：

yngzmiao@yngzmiao-virtual-machine:~/test/foreach$ ./main 
6 8 4 10 2 12 
7 9 5 11 3 13 
48
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