c++23中的新功能之十一Ranges中的Fold

一、介绍

fold，折叠，这个在前面分析c++17中的fold expression，这个也差不多。只过过在Ranges中，flod会变得更强大一些。但是说句实话，乍一接触这个的开发者，绝大多数可能都要懵圈。毕竟，它的使用方式和传统的理解上有着不同的处理方式。人们更适合的是正向的，反向的，或者分片处理，这都容易理解，但这个折叠，却有点不同。它是对一个单元（只要允许）进行递归处理来实现某种操作（或者说算法逻辑）。

二、fold算法

c++23中，兼顾是左右两个方向的Fold，这对Ranges中的应用就非常友好了，fold算法的好处在于它可以忽略初始值的类型。比如初始值为int，那么如果计算的是double，原来的std::accumulate返回就是int。同时，这几个fold算法中，有的使用了std::optional，如果传入计算的单元是一个空值，就更加容易体现出来，也就是增强了安全性，而其它如Max等可能就会出现UB的行为。
当然左右的转换还可以自己实现，即使用views::reverse来进行操作，当然操作数也需要自己交换一下。

三、应用

在c++STL中，如果使用过std::accumulate的开发者，基本就比较好理解加法的累加其实就是一种递归的形式。看一下它的实现：

// accmulate原型
template inline
	_Ty _Accmulate(_Init _First, _Init _Last, _Ty _Val, _Fn2 _Func)
{
	for (; _First != _Last; ++_First) {
		// _Func为回调函数
		_Val = _Func(_Val, * _First);
	}

	return _Val;
}

在c++23中提供了以下几种fold:

ranges::fold_right_last：left-folds a range of elements
ranges::fold_left：right-folds a range of elements
ranges::fold_left_first：right-folds a range of elements using the last element as an initial value
ranges::fold_left_with_iter：left-folds a range of elements, and returns a pair (iterator, value)
ranges::fold_left_first_with_iter：left-folds a range of elements using the first element as an initial value, and returns a pair (iterator, optional)

还有两个更早提供的，accumulate和reduce（c++17）.这此通过上面的函数都可以知道它们的作用，看其中一个例程：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std::literals;

int main()
{
    auto v = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
    std::vector vs {"A", "B", "C", "D"};

    auto r1 = std::ranges::fold_right(v.begin(), v.end(), 6, std::plus<>()); // (1)
    std::cout << "r1: " << r1 << '\n';

    auto r2 = std::ranges::fold_right(vs, "!"s, std::plus<>()); // (2)
    std::cout << "r2: " << r2 << '\n';

    // Use a program defined function object (lambda-expression):
    std::string r3 = std::ranges::fold_right
    (
        v, "A", [](int x, std::string s) { return s + ':' + std::to_string(x); }
    );
    std::cout << "r3: " << r3 << '\n';

    // Get the product of the std::pair::second of all pairs in the vector:
    std::vector> data {{'A', 2.f}, {'B', 3.f}, {'C', 3.5f}};
    float r4 = std::ranges::fold_right
    (
        data | std::ranges::views::values, 2.0f, std::multiplies<>()
    );
    std::cout << "r4: " << r4 << '\n';
}

运行结果：

r1: 42
r2: ABCD!
r3: A:8:7:6:5:4:3:2:1
r4: 42

更多可以参看：
https://zh.cppreference.com/w/cpp/algorithm/ranges/fold_right
https://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2022/p2322r6.html

四、总结

总之，c++标准朝着简单易用功能强大在不断演进，这是不争的事实。但是这种演进最终会成为什么样子，还真得不好说。不过从今年看c++算是又焕发了生机，甩过了Java，直追C，希望能一直保持下去。ChagGpt并没有想象的那么强大，c++未来可期。