for_each的各种使用方法

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本文详细探讨了STL中的for_each()算法，并通过多种编程范式展示其使用方法，包括过程式、面向对象及泛型编程。

http://www.cnblogs.com/Purple_Xiapei/category/378741.html


Abstract
之前在(原創) 如何使用for_each() algorithm? (C/C++) (STL) 曾經討論過for_each()，不過當時功力尚淺，只談到了皮毛而已，這次看了effective STL的item 41、43後，對for_each()又有了更深入的了解，因此做了本篇心得報告。

Motivation
看到了eXile的C++中实现 foreach使用了巨集對foreach做改善，也看到了很多人對STL style的for_each()做討論，使我想對STL的for_each()再做了一次研究。

Introduction
學習過STL的container後，想要存取每一個iterator，你一定寫過以下的程式

#include  < vector >
#include  < iostream >

using   namespace  std;

int  main()  {
  int ia[] = {1, 2, 3};
  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
  
  for(vector<int>::const_iterator iter = ivec.begin(); iter != ivec.end(); ++iter) {
    cout << *iter << endl;
  }
}


執行結果

1
2
3


當時我覺得STL什麼都好，就是以下這一串又臭又長

for (vector < int > ::const_iterator iter  =  ivec.begin(); iter  !=  ivec.end();  ++ iter)  {


若不常寫，一時還會寫不出來，其實若配合container，C++其實不應該這樣寫迴圈，正確的方式該使用for_each()，語法會變的相當簡單。

for_each()事實上是個function template，其實做如下[effective STL item 41]

template < typename InputIterator, typename Function >
Function for_each(InputIterator beg, InputIterator end, Function f)  {
  while(beg != end) 
    f(*beg++);
}


由以上source可知，for_each()只能配合global function和function object。

以下我們將對procedure based、object oriented、generics三種paradigm與for_each()搭配做探討。

Procedure Based與for_each()搭配
1.不傳入參數

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_GlobalFunction.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with global function
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12
13 using   namespace  std;
14
15 void  printElem( int &  elem)  {
16  cout << elem << endl;
17}
18
19 int  main()  {
20  int ia[] = {1, 2, 3};
21  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
22  
23  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem);
24}


執行結果

1
2
3


23行

for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem);


只需將vector::begin()，vector::end()和global function name傳給for_each()即可，再也不用for迴圈那種複雜的語法了。 

2.傳入參數
若要傳參數給global function，就不能再只傳global function name而已，必須透過ptr_fun()這個function adapter將global function轉成function object，然後再用bind2nd()將參數bind成一個function object。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_GlobalFunctionWithParameter.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with global function with Parameter
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 void  printElem( int  elem,  const   char *  prefix)  {
17  cout << prefix << elem << endl;
18}
19
20 int  main()  {
21  int ia[] = {1, 2, 3};
22  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
23  
24  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), bind2nd(ptr_fun(printElem), "Element:"));
25}


執行結果

Element: 1
Element: 2
Element: 3


Object Oriented與for_each()搭配
1.不傳入參數
使用function object

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_FunctionObject.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with function object
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12
13 using   namespace  std;
14
15 struct  printElem  {
16  void operator() (int elem) {
17    cout << elem << endl;
18  } 
19} ;
20
21 int  main()  {
22  int ia[] = {1, 2, 3};
23  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
24  
25  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem());
26}


執行結果

1
2
3


2.傳入參數
若使用function object，也可以將參數傳給printElem()，透過constructor的技巧接收參數。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_FunctionObjectWithParameter.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with function object with parameter
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12
13 using   namespace  std;
14
15 struct  printElem  {
16  const char* _prefix;
17
18  printElem(const char* prefix) : _prefix(prefix) {}
19  
20  void operator() (int elem) {
21    cout << _prefix << elem << endl;
22  } 
23} ;
24
25 int  main()  {
26  int ia[] = {1, 2, 3};
27  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
28  
29  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem("Element:"));
30}


執行結果 

Element: 1
Element: 2
Element: 3


function object有很多種寫法，但只要是function object都可以跟for_each()合作。

3.member_function與for_each()搭配
3.1 不傳入參數
本文的重點來了，在物件導向世界裡，最常用的就是for_each()配合member function，這該怎麼寫呢?直覺會這樣子寫

for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), & Door::open);


由於global function name本身就是一個pointer，所以想藉由&Door::open傳進一個address，但這樣compile並不會過，正確解法是

for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun_ref( & Door::open));


透過mem_fun_ref()這個function adapter將member function轉成function object。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : GenericAlgo_for_each_MemberFunctionObject.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use for_each with member function with object
 7Release     : 05/11/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 class  Door  {
17public:
18  void open() const {
19    cout << "open door horizontally" << endl;
20  }
21  
22  void close() const {
23    cout << "close door horizontally" << endl;
24  }
25} ;
26
27 class  DoorController  {
28protected:
29  vector<Door> _doorVec;
30  
31public:
32  void addDoor(Door aDoor) {
33    _doorVec.push_back(aDoor);
34  }
35  
36  void openDoor() const {
37    for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun_ref(&Door::open));
38  }
39} ;
40
41 int  main()  {
42  DoorController dc;
43  dc.addDoor(Door());
44  dc.addDoor(Door());
45  dc.openDoor();
46}


執行結果

open door horizontally
open door horizontally


37行

for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun_ref( & Door::open));


值得注意的是，mem_fun_ref()用在object的member function。若要搭配多型，vector必須放pointer，也就是得使用object pointer的member function，此時得使用mem_fun()將member function轉成function object。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : GenericAlgo_for_each_MemberFunctionObjectPointer.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use for_each with member function with object pointer
 7Release     : 05/11/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 class  AbstractDoor  {
17public:
18  virtual void open() const {
19    cout << "open door horizontally" << endl;
20  }
21  
22  virtual void close() const {
23    cout << "close door horizontally" << endl;
24  }
25} ;
26
27 class  HorizontalDoor :  public  AbstractDoor  {
28} ;
29
30 class  VerticalDoor :  public  AbstractDoor  {
31public:
32  void open() const {
33    cout << "open door vertically" << endl;
34  }
35  
36  void close() const {
37    cout << "close door vertically" << endl;
38  }
39} ;
40
41 class  DoorController  {
42protected:
43  vector<AbstractDoor*> _doorVec;
44  
45public:
46  void addDoor(AbstractDoor& aDoor) {
47    _doorVec.push_back(&aDoor);
48  }
49  
50  void openDoor() const {
51    for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun(&AbstractDoor::open));
52  }
53} ;
54
55 int  main()  {
56  DoorController dc;
57  dc.addDoor(HorizontalDoor());
58  dc.addDoor(VerticalDoor());
59  dc.openDoor();
60}


執行結果

open door horizontally
open door vertically


51行

for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), mem_fun( & AbstractDoor::open));


使用了mem_fun()。

3.2傳入參數
問題又來了，若要使member function也傳入參數呢?這時得使用bind2nd將function object和參數bind在一起，變成另外一個新的function object。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3
 4Filename    : GenericAlgo_for_each_MemberFunctionObjectPointerWithParameter.cpp
 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 6Description : Demo how to use for_each with member function with object pointer
 7Release     : 05/11/2007 1.0
 8*/
 9 #include  < iostream >
10 #include  < vector >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 class  AbstractDoor  {
17public:
18  virtual void open() const {
19    cout << "open door horizontally" << endl;
20  }
21  
22  virtual void close() const {
23    cout << "close door horizontally" << endl;
24  }
25  
26  virtual void openDoorBy(const char* name) const {
27    cout << name << " ";
28    open();
29  }
30} ;
31
32 class  HorizontalDoor :  public  AbstractDoor  {
33} ;
34
35 class  VerticalDoor :  public  AbstractDoor  {
36public:
37  void open() const {
38    cout << "open door vertically" << endl;
39  }
40  
41  void close() const {
42    cout << "close door vertically" << endl;
43  }
44} ;
45
46 class  DoorController  {
47protected:
48  vector<AbstractDoor*> _doorVec;
49  
50public:
51  void addDoor(AbstractDoor& aDoor) {
52    _doorVec.push_back(&aDoor);
53  }
54  
55  void openDoor() const {
56    for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), bind2nd(mem_fun(&AbstractDoor::openDoorBy), "John"));
57  }
58} ;
59
60 int  main()  {
61  DoorController dc;
62  dc.addDoor(HorizontalDoor());
63  dc.addDoor(VerticalDoor());
64  dc.openDoor();
65}


執行結果

1 John open door horizontally
2 John open door vertically


56行

for_each(_doorVec.begin(), _doorVec.end(), bind2nd(mem_fun( & AbstractDoor::openDoorBy),  " John " ));


透過了bind2nd將參數結合後，成為一個新的function object。

Generics與for_each()搭配
1.Function Template
1.1不傳入參數
在泛型世界裡，那for_each()該怎麼配合function template呢?

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_FunctionTemplate.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with function template
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12
13 using   namespace  std;
14
15 template < typename T >
16 void  printElem(T elem)  {
17  cout << elem << endl;
18}
19
20 int  main()  {
21  int ia[] = {1, 2, 3};
22  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
23  
24  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem<int>);
25  //for_each(ivec.begin(), ivec.end(), (void(*)(int))printElem);
26}


執行結果

1
2
3


若使用function template，有兩種寫法
一種是

for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem < int > );


由於template function需要在compile時確定型別，所以要加上<int>確定為int型別。
另外一種寫法

for_each(ivec.begin(), ivec.end(), ( void ( * )( int ))printElem);


template function並沒有確定型別，但轉成function pointer時，並須明確轉成int型別的function pointer。

1.2 傳入參數
若要如function object那樣能傳參數呢?funtion template是可以，不過有些限制，若使用nontype parameter，只能使用以下三種型別
1.int或enum
2.pointer：pointer to object，pointer to function，pointer to member。
3.reference：reference to object，reference to function。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_FunctionTemplateWithNontypeParameter.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with function template with nontype parameter
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12
13 using   namespace  std;
14
15 template < typename T,  int  i >
16 void  printElem(T elem)  {
17  cout << i << ":"  << elem << endl;
18}
19
20 int  main()  {
21  int ia[] = {1, 2, 3};
22  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
23  
24  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem<int, 5>);
25}


執行結果

5 : 1
5 : 2
5 : 3


所以無法如function object那樣可以傳入字串或任意型別，最少在目前ISO C++標準是做不到的。

既然討論了function template，那最具威力的class template是否也能搭配for_each()?

2.Class Template
2.1 不傳入參數

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_ClassTemplate.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with class template
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 template < typename T >
17 class  printElem :  public  unary_function < T,  void >   {
18public:
19  void operator() (T elem) {
20    cout << elem << endl;
21  }
22} ;
23
24 int  main()  {
25  int ia[] = {1, 2, 3};
26  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
27  
28  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem<int>());
29}


執行結果

1
2
3


17行

class  printElem :  public  unary_function < T,  void >   {


因為printElem只接受for_each()所傳的參數，算是單參數而已，所以public繼承了unary_function<T,void>，因為for_each的定義

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


傳進去的是UnaryFunction型別，第一個type parameter T表示傳入的型別，第二個type parameter void，表示回傳的型別，最後重新定義operator()。

2.2 傳入參數
若要使class template也能傳入參數，一樣利用function object的技巧，借用constructor。

 1 /* 
 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com
 3Filename    : GenericAlgo_for_each_ClassTemplateWithParameter.cpp
 4Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++
 5Description : Demo how to use for_each with class template & parameter
 6Release     : 05/11/2007 1.0
 7*/
 8 #include  < iostream >
 9 #include  < vector >
10 #include  < iostream >
11 #include  < algorithm >
12 #include  < functional >
13
14 using   namespace  std;
15
16 template < typename T, typename U >
17 class  printElem :  public  unary_function < T,  void >   {
18private:
19  U _prefix;
20  
21public:
22  printElem(U prefix) : _prefix(prefix) {}
23  
24  void operator() (T elem) {
25    cout << _prefix << elem << endl;
26  }
27} ;
28
29 int  main()  {
30  int ia[] = {1, 2, 3};
31  vector<int> ivec(ia, ia + sizeof(ia) / sizeof(int));
32  
33  for_each(ivec.begin(), ivec.end(), printElem<int, const char*>("Element:"));
34}


執行結果

Element: 1
Element: 2
Element: 3


Conclusion
STL的for_each()事實上很好用，不過由於限制很多，所以常令很多新手卻步，本文試著將所有會遇到問題的地方都提出來討論，包括procedure based、object oriented、generics三種paradigm與for_each()的搭配都涵蓋了，希望對各位有幫助。

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函数原型 UnaryProc for_each (InputIterator beg, InputIterator end, UnaryProc op) *调用 op(elem), [begin, end)区间的每一个元素 *返回遍历执行后的op副本 *op可能修改元素, 与transform算法相似 *op的返回值将被忽略 *算法复杂度: 线性, 每个元素都调用一次op ...
linux之内核源码中for_each_possible_cpu/for_each_online_cpu/for_each_present_cpu
z20230508的博客
02-26 1637
假设一太机器上有8个CPU：机器上最多有多少个CPU，包括本机的CPU，以及可以热插拔的CPU。1. 假设最多可以插CPU为10，本机CPU个数为8个，则最多可以再添加2个可插拔CPU。当前有多少个CPU。1. 本机CPU个数为8个，都是online的，则cpu_present_map为8；2. 再插入1个可插拔CPU，则cpu_present_map为9。在当前的CPU中，有多少个可用的CPU。
Linux内核中list_for_each()和list_for_each_safe()
ibless的博客
08-22 3096
今天看Linux内核代码，看到了list_for_each_safe()函数，想仔细的研究一下。 下面是源代码： list_for_each()的定义： /** * list_for_each - iterate over a list * @pos: the &struct list_head to use as a loop cursor. * @head: the he...
std::for_each 简单使用
CHNIM的博客
01-17 1051
函数对象可以是普通函数指针、函数对象类的实例，或者是使用 lambda 表达式创建的匿名函数对象。函数是一个算法，其参数列表中只接受一个可调用对象（函数或函数对象），并且该可调用对象必须接受一个参数，通常是容器中元素的类型。它的第三个参数期望的是一个可调用对象，而函数模板并不是可调用对象。这样可以实现对不同类型的元素执行相同的操作，只要该操作可以通过可调用对象表示。的第三个参数，以对不同类型的 vector 执行相同的操作。的第三个参数，以对不同类型的 vector 执行相同的操作。
for_each 返回值
03-03
在本文中，我们将详细介绍 for_each 返回值的使用方法和实现原理。 for_each 算法概述 for_each 算法是 C++ STL 中的一种算法，它可以对容器中的每个元素应用一个函数对象（仿函数）。该算法的语法格式为： `for_...
c++for_each的用法
lxn18392641463的博客
01-04 1382
库里面的for_each源码 ---------------------------------------------------------------------------------------- template<class _InIt, class _Fn1> inline _Fn1 _For_each(_InIt _First, _InIt _Last, _Fn1 _Fun
foreach用法
qq_41663470的博客
01-18 205
//foreach的用法 //语法格式：for(数据类型 变量 : 数组|集合) { } //可以避免下标的操作 public class Array{ public static void main(String [] args){ int data[] = new int []{1,2,3,4,5}; for(int temp : data){ //自动循环，将data数组中每个内容交给temp System.out.println(t..
for_each()的用法
Tczxw的专栏
08-07 510
原型： template Function for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function fn) { while (first!=last) { fn (*first); ++first; } return fn; // or, since C++11: return move(fn
c++中的 for_each 函数
weixin_43165135的博客
06-29 2万+
std::for_each()
c++ for_each 用法
小键233
02-03 7万+
主要参考：for_each的用法，转载自蕭鴻森的blog （找不到原文的链接）在接触C++特性Lambda时，接触到for_each，没想到这内容还挺多的，所以，先了解for_each，再学习Lambda。 这些文章其实都是在网上参考前人的博客，有些自己整理，有些不需要修改，本意是为自己学习，以备以后查阅之用。如有侵权，联系我即可。 本文代码大部分自己写过，使用MinGW。 原文非常好，建议
for-each循环的认识、定义、适用对象、举例、局限性
qq_43573663的博客
07-19 1万+
文章目录1. for-each的认识2. for-each的定义3. 哪些类型的对象可以适用For-Each？4. for-each的举例5. for-each的局限性 1. for-each的认识 （1）for-each语句是Java中for-Index的一种加强，是Java 5带来的新语法糖。 （2）for-each语句是在遍历数组、集合的时候，foreach拥有不错的性能。 （3）foreach是for语句的简化，但是for-each并不能替代for循环。任何for-each都能改写为for循环，反
for_each 解读
LYR1994的博客
06-04 3531
目录 迭代器 for_each 排序算法 查找算法 在 C++ 里，算法的地位非常高，甚至有一个专门的“算法库”。早期，它是泛型编程的示范和应用，而在 C++ 引入 lambda 表达式后，它又成了函数式编程的具体实践，所以，学习掌握算法能够很好地训练你的编程思维，帮你开辟出面向对象之外的新天地。在代码里普遍应用 vector、set、map，但几乎从来不用任何算法，聊起算法这个话题，也是“一问三不知”，这的确是一个比较奇怪的现象。 C++ 里的算法，指的是工作在容器上的一些泛型函数，会对.
c++中的那些foreach循环
热门推荐
xiong_min的博客
02-21 7万+
1. c++中的 for_each 函数 for_each()事实上是個 function template，其源码如下 link:http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/?kw=for_each template&amp;lt;typename InputIterator, typename Function&amp;gt; Function ...
C++中的for-each循环
weixin_44259499的博客
09-12 3972
范围循环是C++中遍历容器、数组的一种简洁、直观的方式，能减少代码的复杂度，提高代码的可读性。通过对引用与常量的合理使用，可以更灵活地控制数据访问与修改。
for_each函数如何使用
最新发布
09-03
`std::for_each` 是 C++ 标准库中的一个算法，定义在头文件 `<algorithm>` 中。它用于对指定范围内的每个元素应用一个函数（或函数对象、lambda 表达式等）。其基本语法如下： ```cpp template, class Unary...
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