C++ Transform – 詳解

一、transform是什麼：

在C++標準庫中，transform函數是一個非常實用的演算法。它可以將一個給定的範圍（一個或多個容器）的每個元素應用到一個函數，並將該函數的結果存儲在另一容器中，或者覆蓋當前範圍。 代碼如下：

template 
OutputIterator transform (InputIterator first1, InputIterator last1, OutputIterator result, UnaryOperator op);

其中，first1和last1構成了一個區間，稱為源區間，表示一個向量或數組。result指向存儲器中的目標序列，是另一個向量或數組。op是轉換操作函數的對象。此函數的任務是將[first1，last1]內的每個元素轉換為op（*i），其中i是[first1，last1]所覆蓋區間的指向成員的迭代器。

二、transform與lambda表達式：

在應用transform函數時，我們可以使用lambda表達式作為操作函數。 Lambda表達式是一種C++的函數表示方式，它可以定義小型匿名函數。即變數可以在lambda函數中定義，在不用命名這些變數的情況下，可以給它們附加一個函數（或操作符）來作為匿名函數體。 例如：

std::vector from{1,2,3,4,5};
std::vector to(from.size());
std::transform(from.begin(), from.end(), to.begin(), [](int i){ return i * 2 ; });

這個例子中，lambda表達式[](int i) { return i * 2;}作為transform的第三個參數被傳遞。transform函數會取from序列中的每個元素，將它們傳遞給lambda表達式，並把返回結果賦值給to序列中相應位置的元素。在這個例子中，最終的結果將是to = [2,4,6,8,10]。這證明了，通過transform函數，我們可以輕鬆地使用lambda表達式對向量進行操作。

三、transform與自定義函數：

在使用transform函數時，我們還可以使用用戶自定義的函數作為操作函數。在使用自定義函數時，需要實現相應的轉換操作，以及確定第三個參數（目標序列存儲器）的類型。以下是一個將浮點數圓整為整數的示例：

#include 
#include 
#include 
#include 

int round_to_int(double x) 
{
    return static_cast(std::round(x));
}

int main()
{
    std::vector v{1.0, 2.2, 3.5, 4.7, 9.0};
    std::vector result(v.size());
    std::transform(v.begin(), v.end(), result.begin(), round_to_int);
    // result: [1, 2, 4, 5, 9];

    for(auto i : result)
    {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout<<std::endl;

    return 0;
}

在本例中，我們向transform函數傳遞了一個指向轉換函數round_to_int的指針。函數round_to_int接收一個浮點數，將其四捨五入，返回相應的整數。函數指針作為操作函數的參數。元素被取自v序列，存儲在result序列中。 根據操作的特點以及需要的結果類型，我們選擇了使用int類型的序列作為結果序列存儲器。

四、transform與多個容器：

最後，transform函數可以處理多個容器。如果提供了多個源和目標序列，則在指定操作函數時應該使用並置二元函數。此時傳遞的函數接受兩個參數，分別是容器中的對應元素，而不是像unary_function接受的單個值。 下面是一個使用二進位函數操作兩個向量的簡單示例：

#include 
#include 
#include 

int sum(int x, int y)
{
    return x + y;
}

int main()
{
    std::vector v1 { 1, 2, 3, 4, 5 };
    std::vector v2 { 1, 1, 2, 2, 3 };
    std::vector result(v2.size());

    std::transform(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), result.begin(), sum);

    for(auto i : result)
    {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout<<std::endl;

    return 0;
}

在這個例子中，我們有兩個容器v1和v2分別包含整數的元素，在transform函數中傳遞了一個求和函數，將結果存儲在相應位置的另一個容器中。在函數sum中，我們將兩個相對應的參數相加並返回結果。最後的結果是result = [2, 3, 5, 6, 8]。

總結：

本文介紹了C++標準庫中的一個非常實用的演算法——transform函數。我們詳細討論了transform函數的相關應用，包括使用lambda表達式和自定義函數完成轉換任務，以及如何操作多個容器。 類似於lambda表達式的功能，transform函數使代碼變得更短、更清晰，可讀性更高。通過更深入地學習及實踐，transform函數可以幫助開發者提高工作效率，使代碼量更少但實現同樣的功能。