从零开始学C++之STL（六）：变动性算法源代码分析与使用示例（copy_backward、 transform、 replace_copy_if 等）

首先回顾前面的文章，我们把for_each 归类为非变动性算法，实际上它也可以算是变动性算法，取决于传入的第三个参数，即函数

指针。如果在函数内对容器元素做了修改，那么就属于变动性算法。

变动性算法源代码分析与使用示例：

一、copy、copy_backward

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

// TEMPLATE FUNCTION copy template< class _InIt,  class _OutIt,  class _InOutItCat> inline _OutIt __CLRCALL_OR_CDECL _Copy_opt(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest,                                     _InOutItCat, _Nonscalar_ptr_iterator_tag, _Range_checked_iterator_tag) {      // copy [_First, _Last) to [_Dest, ...), arbitrary iterators     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);      for (; _First != _Last; ++_Dest, ++_First)         *_Dest = *_First;      return (_Dest); } template< class _InIt,  class _OutIt> inline _IF_CHK(_OutIt) __CLRCALL_OR_CDECL copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest) {      // copy [_First, _Last) to [_Dest, ...)      return (_Copy_opt(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest,                       _Iter_random(_First, _Dest), _Ptr_cat(_First, _Dest), _Range_checked_iterator_tag())); } // TEMPLATE FUNCTION copy_backward template< class _BidIt1,  class _BidIt2,  class _InOutItCat> inline _BidIt2 __CLRCALL_OR_CDECL _Copy_backward_opt(_BidIt1 _First, _BidIt1 _Last, _BidIt2 _Dest,         _InOutItCat, _Nonscalar_ptr_iterator_tag, _Range_checked_iterator_tag) {      // copy [_First, _Last) backwards to [..., _Dest), arbitrary iterators     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);      while (_First != _Last)         *--_Dest = *--_Last;      return (_Dest); } template <  class _BidIt1,           class _BidIt2 >  inline _IF_CHK(_BidIt2) __CLRCALL_OR_CDECL copy_backward(_BidIt1 _First, _BidIt1 _Last, _BidIt2 _Dest) {      // copy [_First, _Last) backwards to [..., _Dest)      return _Copy_backward_opt(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest,                               _Iter_random(_First, _Dest), _Ptr_cat(_First, _Dest), _STD _Range_checked_iterator_tag()); }

copy 调用了_Copy_opt，在此函数内递增迭代器，从前两个参数指定的区间内取出元素并拷贝到对应_Dest位置上。

for (; _First != _Last; ++_Dest, ++_First)

        *_Dest = *_First;

copy_backward 调用了_Copy_backward_opt，与copy 不同的是实现反向拷贝，即从尾端开始拷贝，所以是递减迭代器。

while (_First != _Last)

        *--_Dest = *--_Last;

示例代码1：

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

#include <iostream> #include <vector> #include <list> #include <algorithm> using  namespace std; void print_element( int n) {     cout << n <<  ' '; } void add_3( int &n) {     n +=  3; } int main( void) {      int a[] = {  1,  2,  3,  4,  5 };     vector< int> v(a, a +  5);     list< int> l( 15);     for_each(v.begin(), v.end(), print_element);     cout << endl;     for_each(v.begin(), v.end(), add_3);     for_each(v.begin(), v.end(), print_element);     cout << endl;     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;     copy(v.begin(), v.end(), l.begin());     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;     copy_backward(v.begin(), v.end(), l.end());     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;      return  0; }

二、transfrom

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

// TEMPLATE FUNCTION transform WITH UNARY OP template< class _InIt,  class _OutIt,  class _Fn1,  class _InOutItCat> inline _OutIt _Transform(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Fn1 _Func,                   _InOutItCat, _Range_checked_iterator_tag) {      // transform [_First, _Last) with _Func     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);     _DEBUG_POINTER(_Dest);     _DEBUG_POINTER(_Func);      for (; _First != _Last; ++_First, ++_Dest)         *_Dest = _Func(*_First);      return (_Dest); } template< class _InIt,  class _OutIt,  class _Fn1> inline _IF_CHK(_OutIt) transform(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest, _Fn1 _Func) {      return _Transform(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest, _Func,                       _Iter_random(_First, _Dest), _STD _Range_checked_iterator_tag()); } // TEMPLATE FUNCTION transform WITH BINARY OP template< class _InIt1,  class _InIt2,  class _OutIt,  class _Fn2,  class _InItCats,  class _InOutItCat> inline _OutIt _Transform(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2,                   _OutIt _Dest, _Fn2 _Func,                   _InItCats, _InOutItCat,                   _Range_checked_iterator_tag, _Range_checked_iterator_tag) {      // transform [_First1, _Last1) and [_First2, _Last2) with _Func     _DEBUG_RANGE(_First1, _Last1);     _DEBUG_POINTER(_Dest);     _DEBUG_POINTER(_Func);      for (; _First1 != _Last1; ++_First1, ++_First2, ++_Dest)         *_Dest = _Func(*_First1, *_First2);      return (_Dest); } template< class _InIt1,  class _InIt2,  class _OutIt,  class _Fn2,  class _InOutItCat> inline _OutIt _Transform(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2,                   _OutIt _Dest, _Fn2 _Func,                   random_access_iterator_tag, _InOutItCat,                   _Range_checked_iterator_tag, _Range_checked_iterator_tag) {      // transform [_First1, _Last1) and [_First2, _Last2) with _Func      // for range checked iterators, this will make sure there is enough space     _InIt2 _Last2 = _First2 + (_Last1 - _First1);     (_Last2);      return _Transform(_First1, _Last1, _CHECKED_BASE(_First2),                       _Dest, _Func,                       forward_iterator_tag(), forward_iterator_tag(),                       _Range_checked_iterator_tag(), _Range_checked_iterator_tag()); } template< class _InIt1,  class _InIt2,  class _OutIt,  class _Fn2> inline _IF_CHK2_(_InIt2, _OutIt, _OutIt) transform(_InIt1 _First1, _InIt1 _Last1, _InIt2 _First2,         _OutIt _Dest, _Fn2 _Func) {      return _Transform(_CHECKED_BASE(_First1), _CHECKED_BASE(_Last1), _First2, _Dest, _Func,                       _Iter_random(_First1, _First2), _Iter_random(_First1, _Dest),                       _STD _Range_checked_iterator_tag(), _STD _Range_checked_iterator_tag()); }

实际上transfrom 重载了两个版本，一个是四个参数的，即将前两个参数指定区间内的元素执行某种操作（函数内）后拷贝到第三个

参数指示的区间上。而另一个版本是五个参数的，即将两个区间的对应元素进行某种操作后拷贝到第三个区间上去。核心的代码区

别在于下面两行：

*_Dest = _Func(*_First);

*_Dest = _Func(*_First1, *_First2);

示例代码2：

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

#include <iostream> #include <vector> #include <list> #include <algorithm> using  namespace std; void print_element( int n) {     cout << n <<  ' '; } int fun( int a) {      return  2 * a; } int fun2( int a,  int b) {      return a + b; } int main( void) {      int a[] = {  1,  2,  3,  4,  5 };     vector< int> v(a, a +  5);     list< int> l( 5);     list< int> ll( 2);     transform(v.begin(), v.end(), l.begin(), fun);     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;     transform(v.begin(), v.begin() +  2, v.begin() +  3, ll.begin(), fun2);     for_each(ll.begin(), ll.end(), print_element);     cout << endl;      return  0; }

输出为 ：

2 4 6 8 10

5 7

三、replace、replace_copy、replace_copy_if

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79

// TEMPLATE FUNCTION replace template <  class _FwdIt,           class _Ty >  inline void _Replace(_FwdIt _First, _FwdIt _Last,                const _Ty &_Oldval,  const _Ty &_Newval) {      // replace each matching _Oldval with _Newval     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);      for (; _First != _Last; ++_First)          if (*_First == _Oldval)             *_First = _Newval; } template <  class _FwdIt,           class _Ty >  inline void replace(_FwdIt _First, _FwdIt _Last,               const _Ty &_Oldval,  const _Ty &_Newval) {      // replace each matching _Oldval with _Newval     _Replace(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Oldval, _Newval); } // TEMPLATE FUNCTION replace_copy template< class _InIt,  class _OutIt,  class _Ty,  class _InOutItCat> inline _OutIt _Replace_copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest,                       const _Ty &_Oldval,  const _Ty &_Newval,                      _InOutItCat, _Range_checked_iterator_tag) {      // copy replacing each matching _Oldval with _Newval     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);     _DEBUG_POINTER(_Dest);      for (; _First != _Last; ++_First, ++_Dest)         *_Dest = *_First == _Oldval ? _Newval : *_First;      return (_Dest); } template <  class _InIt,           class _OutIt,           class _Ty >  inline _IF_CHK(_OutIt) replace_copy(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest,                               const _Ty &_Oldval,  const _Ty &_Newval) {      // copy replacing each matching _Oldval with _Newval      return _Replace_copy(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest, _Oldval, _Newval,                          _Iter_random(_First, _Dest), _STD _Range_checked_iterator_tag()); } // TEMPLATE FUNCTION replace_copy_if template< class _InIt,  class _OutIt,  class _Pr,  class _Ty,  class _InOutItCat> inline _OutIt _Replace_copy_if(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest,                         _Pr _Pred,  const _Ty &_Val, _InOutItCat, _Range_checked_iterator_tag) {      // copy replacing each satisfying _Pred with _Val     _DEBUG_RANGE(_First, _Last);     _DEBUG_POINTER(_Dest);     _DEBUG_POINTER(_Pred);      for (; _First != _Last; ++_First, ++_Dest)         *_Dest = _Pred(*_First) ? _Val : *_First;      return (_Dest); } template <  class _InIt,           class _OutIt,           class _Pr,           class _Ty >  inline _IF_CHK(_OutIt) replace_copy_if(_InIt _First, _InIt _Last, _OutIt _Dest,                                 _Pr _Pred,  const _Ty &_Val) {      // copy replacing each satisfying _Pred with _Val      return _Replace_copy_if(_CHECKED_BASE(_First), _CHECKED_BASE(_Last), _Dest, _Pred, _Val,                             _Iter_random(_First, _Dest), _STD _Range_checked_iterator_tag()); }

replace 带4个参数，将前两个参数指示的区间元素值为_Oldval 的替换成_Newval。

   if (*_First == _Oldval)

            *_First = _Newval;

replace_copy 带5个参数，先判断前两个参数指示区间的元素是否是_Oldval，若是则替换成_Newval 赋值到第三个参数指示的区间上，否则直接赋值

*_Dest = *_First == _Oldval ? _Newval : *_First;  

replace_copy_if 带5个参数，在每个元素拷贝时先判断是否满足条件（函数返回为真），满足则替换成_Val，否则保持不变。

*_Dest = _Pred(*_First) ? _Val : *_First;

示例代码3：

 C++ Code 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

#include <iostream> #include <vector> #include <list> #include <algorithm> using  namespace std; void print_element( int n) {     cout << n <<  ' '; } bool fun( int a) {      return a <  10; } int main( void) {      int a[] = {  1,  2,  3,  4,  3 };     vector< int> v(a, a +  5);     list< int> l( 5);     replace(v.begin(), v.end(),  3,  13);     for_each(v.begin(), v.end(), print_element);     cout << endl;     replace_copy(v.begin(), v.end(), l.begin(),  13,  3);     for_each(v.begin(), v.end(), print_element);     cout << endl;     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;     replace_copy_if(v.begin(), v.end(), l.begin(), fun,  0);     for_each(l.begin(), l.end(), print_element);     cout << endl;      return  0; }

输出为：

1 2 13 4 13

1 2 13 4 13

1 2  3  4  3

0 0 13 0 13

参考：

C++ primer 第四版
Effective C++ 3rd
C++编程规范