C++ Weekly - Episode 14 脱水版: Standard Library Gems: next and exchange

这一期主要讲了两个迭代器方法 std::next, std::exchange。

std::next (C++11, C++17)

返回迭代器第 n 个后继节点 （若 n 为负数，则为第 -n 前驱节点）（头文件：#include<iteraotr>）

cppreference: en.cppreference.com/w/cpp/itera…

std::is_sorted 接受迭代器的始末位置并判断是否是排序的. example 1 中 v1 是一个排序的容器，std::is_sorted(v.begin(), v.end()) == true.

对于顺序容器，我们可以通过加法运算来递增迭代器，比如 example 2，也能正确得到 std::is_sorted(v2.begin() + 1, v.end()) == true。

但是加法运算不适用于非顺序容器，如 std::list，见 example 3。 此时将出现编译错误：

error: invalid operands to binary expression ('std::list::iterator' (aka '_List_iterator') and 'int')

为此，可以通过 std::next 进行递推

{
    // example 1
    std::vector<int> v1 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::cout << std::is_sorted(v.begin(), v.end()) << std::endl;  // true
    
    // example 2
    std::vector<int> v2 {3, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::cout << std::is_sorted(v2.begin() + 1, v.end()) << std::endl; // true
    
    // example 3
    
    std::list<int> v3 {3, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    // **error:** **invalid operands to binary expression ('std::list<int>::iterator' (aka '_List_iterator<int>') and 'int')**
    // std::cout << std::is_sorted(v3.begin() + 1, v.end()) << std::endl;
    
    std::cout << std::is_sorted(std::next(v3.begin()), v.end()) << std::endl; // true
}

std::exchange (C++14, C++20, C++23)

交换两个值（或对象），并返回老的值.（头文件：#include<utility>），

en.cppreference.com/w/cpp/utili…

该方法使用了移动语义和完美转发，因此能尽可能地避免无谓的拷贝操作，效率比较高。所以入参需要确保是可移动的。C++20 之后，该方法被标记为 constexpr, C++23 之后，该方法进一步标记为 noexcept. [Placeholder]

（作者的用了他的一个软件里面的例子，这里稍微改了下例子说明）

    
    // 假设 obj 是一个对象 （或者容器，函数等）, v 是 obj 的容器或者数组
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        calcuate(old);          // 假设需要先处理老值，再记住老值，更新新值
        old = v[i];
        v[i] = v[i + 1];        
    }
                             
    // 使用 std::exchange                             
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        calcuate(old);          // 假设需要先处理老值，再记住老值，更新新值
        old = std::exchange（v[i], v[i + 1]);
    }

cppreference 提供了更加详细的例子，这里作下部分摘录，一个容器交换，一个是函数交换。

void f() { std::cout << "f()"; }
 
int main()
{  
    // Since the second template parameter has a default value, it is possible
    // to use a braced-init-list as second argument. The expression below
    // is equivalent to std::exchange(v, std::vector<int>{1,2,3,4}); 
    
    std::vector<int> v;
    std::exchange(v, {1,2,3,4});
    
 
    // the default value of template parameter also makes possible to use a
    // normal function as second argument. The expression below is equivalent to
    // std::exchange(fun, static_cast<void(*)()>(f))
    
    void (*fun)();
    std::exchange(fun,f);
    
    fun();
}