如何正確的使用迴圈(使用for_each)? (C/C++) (STL) (template)

xiaoxiaota

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
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
13using namespace std;
14
15void printElem(int& elem) {
16  cout << elem << endl;
17}
18
19int 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 functionname而已，必須透過ptr_fun()這個function adapter將global function轉成functionobject，然後再用bind2nd()將參數bind成一個function object。

1/**//*
2(C) OOMusou 2007
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
14using namespace std;
15
16void printElem(int elem, const char* prefix) {
17  cout << prefix << elem << endl;
18}
19
20int 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
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
13using namespace std;
14
15struct printElem {
16  void operator() (int elem) {
17    cout << elem << endl;
18  }
19};
20
21int 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。

<div style="border: 1px solid rgb(204, 204, 204); padding: 4px 5px 4px 4px; font-size: 13px; width: 98%; background-color: rgb(238, 238, 238);"> 1/**//*
2(C) OOMusou 2007
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
13using namespace std;
14
15struct printElem <span id="Codehighlighter1_402_557_Open_Text">{
16  const char* _prefix;
17
18  printElem(const char* prefix) : _prefix(prefix) {}
19  
20<span style="color: rgb(0, 0, 0);">