如何将函数应用于数组中的所有元素（在 C++ 模板中 class）

Question

我有一个存储数字数组的模板 class，我想将现有（标量）函数应用于每个元素。例如，如果我们假设我的 class 是 std::vector，那么我希望能够在所有元素上调用（例如）std::cos 函数。

也许电话会是这样的：

std::vector<float> A(3, 0.1f);
std::vector<float> B = vector_function(std::cos, A);

N.B。我还必须处理 std::complex<> 类型（为此调用了适当的复杂 std::cos 函数）。

我发现 this answer 建议将函数类型作为模板参数：

template<typename T, typename F>
std::vector<T> vector_function(F func, std::vector<T> x)

但是，我根本无法让它工作（可能是因为像 std::sin 和 std::cos 这样的函数都是模板化和重载的？）。

我也尝试过使用 std::transform，但这很快就变得非常难看。对于非复杂类型，我设法使用 typedef 让它工作：

std::vector<float> A(2, -1.23f);
typedef float (*func_ptr)(float);
std::transform(A.begin(), A.end(), A.begin(), (func_ptr) std::abs);

但是，尝试对 std::complex<> 类型使用相同的技巧会导致运行次崩溃。

有什么好的方法可以让它工作吗？我多年来一直坚持这个。

Answer 1

您应该看看 Richel Bilderbeek (Math code snippet to make all elements in a container positive) which shows you why abs won't work in transform like that. The reason it won't work is due the abs function structure (see http://www.cplusplus.com/reference/cstdlib/abs/) 的 post。您会看到 abs 本身并没有模板化，这与 functional 库中的一些其他函数（主要是二元函数）不同。 Richel 网站上提供的解决方案向您展示了如何应用 abs 表示整数向量。

现在如果你想使用 transform 将 abs 应用到容器，你应该知道 transform 函数接收到一个复杂的对象并且不知道如何将 abs 应用到它。解决这个问题的最简单方法是简单地编写您自己的模板化一元函数。

我在下面有一个示例，其中我将 abs 应用于复杂对象的实部和虚部。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <complex>
#include <functional>

template <typename T>
std::complex<T> abs(const std::complex<T> &in) {
  return std::complex<T>(std::abs(in.real()), std::abs(in.imag()));
};

int main() {
  std::vector<std::complex<int>> v;
  std::complex<int> c(10,-6);
  v.push_back(c);
  std::complex<int> d(-5, 5);
  v.push_back(d);

  std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), abs<int>);

  //Print out result
  for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    std::cout << *it << std::endl;

  return 0;
}

如您所述，您想应用 complex 库中的 abs。为避免未指定的行为（参见 this），您将为复杂对象使用 double 类型名称。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <complex>
#include <functional>

int main() {
  std::vector<std::complex<double>> v;
  std::complex<double> c(3, 4);
  v.push_back(c);
  std::complex<double> d(-5, 5);
  v.push_back(d);

  std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), std::abs<double>); //abs from <complex>

  //Print out result
  for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    std::cout << *it << std::endl;

  return 0;
}

Answer 2

我仍然认为你应该使用 std::transform:

template <class OutputIter, class UnaryFunction>
void apply_pointwise(OutputIter first, OutputIter last, UnaryFunction f)
{
    std::transform(first, last, first, f);
}

此函数不仅适用于 std::vector 类型，而且实际上适用于任何具有 begin() 和 end() 成员函数的容器，它甚至适用于 C 风格的数组自由函数 std::begin 和 std::end。一元函数可以是任何自由函数、仿函数对象、lambda 表达式甚至 class.

的成员函数

至于 std::sin 的问题，这个自由函数是模板化的，因此编译器无法知道您需要哪个模板实例化。

如果您可以使用 C++11，那么只需使用 lambda 表达式即可：

std::vector<float> v;
// ...
apply_pointwise(v.begin(), v.end(), [](const float f)
{
    return std::sin(f);
});

这样，编译器就知道它应该将 T=float 替换为模板参数。

如果你可以使用 C 函数，你也可以使用函数 sinf，它没有模板化并且以一个 float 作为参数：

apply_pointwise(v.begin(), v.end(), sinf);

Answer 3

如果你可以用valarray代替vector，那么你可以这样做

#include <iostream>
#include <valarray>

int main()
{
valarray<double> dva{0.2, 0.4, 0.6, 0.8,1.0};

// scalar operation   
dva += 0.25; // add 0.25 to each element of valarray inplace

// applying trignometric function
// apply sin function to each element and returns new valarray   
valarray<double> dva2 = std::sin(0.7 * dva);

// apply custom function to each 
// element. returns new valarray   
valarray<double> dva3 = dva.apply([](double dval) {
return (dva * dva)/2;
});

return 0;
}

如何将函数应用于数组中的所有元素（在 C++ 模板中 class）

How to apply function to all elements in array (in C++ template class)

c++

templates

function-pointers