c++ - 用基于范围的 for 循环替换多维 for 循环

coder 2024-02-04 原文

我有一个 Vec3 类。替换循环的最佳方法是什么

for (int x = 20; x < 25; x++)
    for (int y = 40; y < 45; y++)
        for (int z = 2; z < 4; z++) doStuff({x,y,z});

像这样:

for(Vec3 v: Vec3range({20,40,2}, {25,45,4}))
    doStuff(v);

没有任何运行成本？

最佳答案

为此，我在 functional library fn 中编写了一个迭代和一个组合适配器:

#include <fn.h>
#include <iostream>

int main() {
    using std; using fn;

    for (auto &&values : combine(seq(20,25), seq(40,45), seq(2,4))) {
        int x, y, z; 
        tie(x, y, z) = values;
        cout << x << ", " << y << ", " << z << "\n";
        // or in your case: doStuff({x, y, z});
    }
}

输出:

20, 40, 2
20, 40, 3
20, 41, 2
20, 41, 3
...
24, 43, 2
24, 43, 3
24, 44, 2
24, 44, 3

此处，seq(a, b) 返回一个隐式范围，该范围遍历值 [a, b)(即第一个是包含的，第二个是独占的)。 (第三个参数可以指定步骤，并且存在更复杂的替代方案以更好地控制迭代。)

combine(ranges...) 函数返回一个隐式范围，该范围迭代所有组合给定范围(其中第一个被认为是“最重要的”一个，类似于您的“最外层”循环)。它的迭代器取消对保存当前组合的 std::tuple 的引用。

然后这个元组在循环体中绑定(bind)到一些变量。 (遗憾的是，没有像 for(tie(auto x, auto y, auto z) : ...) 这样的基于范围的 for 循环的“自动绑定(bind)”。)

实现:

`seq()`

这很简单:它是一个返回适配器对象的函数，该对象具有 begin() 和 end() 函数。它们返回一个自定义迭代器，该迭代器在 operator++ 中递增当前值并在 operator* 中返回它。

`combine()`

这更有趣:它返回一个适配器对象，该对象保存作为元组成员中的 combine 参数提供的范围。此适配器的迭代器将迭代器保存到元组成员中的包装范围，但是三次:当前位置、开始和结束，您很快就会明白为什么。

迭代器的 operator++ 很可能是最有趣的一个:它是使用 variadic_ops.h, va_next_combination() 中的可变参数模板递归实现的。它被赋予三元组的迭代器(对于每个范围，当前、开始和结束):

// base case
inline bool va_next_combination() {
    return true;
}

// recursive case
template<typename Head, typename ...Tail>
inline bool va_next_combination(std::tuple<Head&,Head&,Head&> && curr_and_begin_and_end, std::tuple<Tail&,Tail&,Tail&> &&...t) {
    // advance the "tail" to its next combination and check if it had an overflow
    if (va_next_combination(std::forward<std::tuple<Tail&,Tail&,Tail&>>(t)...)) {
        // advance the "head" iterator
        ++std::get<0>(curr_and_begin_and_end);
        // check if the "head" just overflow
        bool at_end = (std::get<0>(curr_and_begin_and_end) == std::get<2>(curr_and_begin_and_end));
        // if it did, put it back to the beginning and report the overflow
        if (at_end) std::get<0>(curr_and_begin_and_end) = std::get<1>(curr_and_begin_and_end);
        return at_end;
    } else {
        // "tail" didn't overflow, so we do nothing and no overflow should be reported
        return false;
    }
}

从集合中最右边的迭代器开始，它递增迭代器。如果它刚刚到达范围的末尾，它会将其报告为递归函数的返回值。下一个迭代器检查该值，如果它是真的，它自己需要前进(否则不需要)以及“重置”右边的迭代器(即“环绕”它的溢出)，最后它向在左边。

如果您从最深递归级别的“if”条件开始，这就是机械计数器的基本工作方式。

关于c++ - 用基于范围的 for 循环替换多维 for 循环，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/26514527/

多维 amp code lt curr_and_begin_and_end c++c++11 for-loop

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