C++之泛型算法

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2026-06-05 16:29

一、标准库常用算法※

大多数算法定义在头文件algorithm中，标准库还在头文件numeric中定义了一组数值泛型算法。
迭代器令算法不依赖于容器，但算法依赖于元素类型的操作。
标准库算法对迭代器而不是容器进行操作，因此算法不能直接添加或删除元素，故永远不会改变底层容器的大小。

算法	作用	使用示例	备注
find	查找	`auto result = find(v.cbegin(), v.cend(), target); /// 若未查找到target，将返回v.cend()`	前两个参数表示要查找的范围的迭代器，第三个参数是要查找的目标值。若找到匹配值，则返回第一个找到的匹配值，若无匹配值，则返回第二个参数。
count	查找给定值在序列中出现的次数	`std::int64_t nNum = std::count(v.cbegin(),v.cend(), target);`
accumulate	求和	`int nSum = accumulate(v.cbegin(), v.cend(), 0); /// 求v中全部元素的和`	前两个参数表示要求和的元素的范围，第三个参数为和的初始值。
fill	填充元素	`fill(v.begin(), v.end(), 0); /// 将每个元素重置为0`
fill_n	填充元素	`fill_n(v.begin(), v.size(), 0); /// 将所有元素重置为0`	v中至少需要有第二个参数指定的元素个数，否则将发生越界。
back_inserter	保证有足够元素空间来容纳输出数据	`fill_n(back_inserter(v), 10, 0); /// 添加10个元素到vec末尾`	这个例子中不需要保证v有10个元素空间，因为插入迭代器（即：`back_inserter`）会自动获取足够空间。
copy	拷贝算法，向目的位置迭代器指向的输出序列中的元素写入数据	`auto ret = copy(begin(a1), end(a1), a2); /// 把a1的内容拷贝给a2，需要确保a2的空间大于等于a1`	返回的是目的位置迭代器递增后的值，本例中指向a2尾元素之后的位置。
replace	替换指定值	`replace(v.begin(), v.end(), 0, 42);`	直接修改v中的元素
replace_copy	替换指定值	`replace_copy(v.begin(), v.end(), back_inserter(vNew), 0, 42);`	不修改v中的元素，将修改后的序列保存到vNew中。

二、向算法传递函数※

谓词※

谓词是一个可用的表达式，其返回结果是一个能用作条件的值。标准库算法所使用的谓词分为两类：
- 一元谓词：只接受单一参数
- 二元谓词：接受两个参数

lambda表达式※

格式

[capture list](param list) -> return type {function body}

混合使用隐式捕获和显示捕获时，捕获列表第一个参数是默认捕获形式，如果第一个为隐式捕获，则其后所有参数需为显示捕获，反之亦然。
可变lambda
- 默认情况下，对于一个值被拷贝的变量，lambda不会改变其值，如果想要改变被捕获的变量的值，需要在参数列表首加上mutable关键字，例如：
```
void foo()
{
	size_t v1 = 42;
	auto f = [v1] () mutable {return ++v1;}
	v1 = 0;
	auto j = f(); // 此时j为43
}
```

标准库bind函数※

可以将bind函数看作一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

调用形式

auto newCallable = bind(callable, arg_list);

arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数。这些参数是“占位符”，表示newCallable的参数。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置，_1为newCallable的第一个参数，-2为第二个参数，以此类推。
- _n定义在名为placeholders的命名空间中，这个命名空间定义在std照片。头文件与bind一致，为functional。
绑定引用参数
- 默认情况下，bind的那些不是占位符的参数会被拷贝到bind返回的可调用对象中，但是有时候需要绑定引用，则需使用：ref函数。
```
for_each(words.begin(), words.end(), bind(print, ref(os), _1, ' '));
```
- 函数ref返回一个对象，包含给定的引用，此对象可拷贝。标准库还有一个cref函数，生成一个保存const引用的类。
关于bind1st和bind2nd：二者与bind函数类似，但是由于局限性太强，新版C++标准已弃用。