std::ranges::shift_left() 算法

自 C++20 起

简化

// (1)
constexpr ranges::subrange<I>
    shift_left( I first, S last, std::iter_difference_t<I> n );

// (2)
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    shift_left( R&& r, ranges::range_difference_t<R> n );

参数类型是泛型的，并具有以下约束

• I - std::permutable
• S - std::sentinel_for<I>
• R - std::ranges::forward_range

此外，每个重载都有以下约束

• (2) - std::permutable<ranges::iterator_t<R>>

（为方便阅读，此处省略了 std:: 命名空间）

详细

// (1)
template<
  std::permutable I,
  std::sentinel_for<I> S
>
constexpr ranges::subrange<I>
    shift_left( I first, S last, std::iter_difference_t<I> n );

// (2)
template<
  ranges::forward_range R
>
  requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
constexpr ranges::borrowed_subrange_t<R>
    shift_left( R&& r, ranges::range_difference_t<R> n );

将范围 [first; last) 或 r 中的元素移动 n 个位置。

• (1) 将元素向范围的起始位置移动

  • 如果 n == 0 || n >= last - first，则没有效果。
  • 如果 n < 0，则行为未定义.
  • 否则，对于 [0; last - first - n) 中的每个整数 i，将原始位于 first + n + i 的元素移动到 first + i。移动按 i 从 0 开始递增的顺序执行。

• ** (2)** 与 (1) 相同，但使用 r 作为范围，如同使用 ranges::begin(r) 作为 first 和 ranges::end(r) 作为 last。

本页描述的函数类实体是niebloids。

未定义行为

行为未定义

如果 [first; last) 不是有效范围。

参数

first last	原始范围。
r	要移动的元素范围。
n	移动的位置数量。

返回值

{
  first,
  /*NEW_LAST*/
}

其中 NEW_LAST 是结果范围的末尾，等同于

• 如果 n 小于 last - first，则为 first + (last - first - n)。
• 否则，为 first。

复杂度

最多 ranges::distance(first, last) - n 次赋值。

异常

(无)

可能的实现

shift_left(1) 和 shift_left(2)

struct shift_left_fn
{
    template<std::bidirectional_iterator I, std::sentinel_for<I> S>
		requires std::permutable<I>
    constexpr I operator()(I first, S last) const
    {
        auto last2 {ranges::next(first, last)};
        for (auto tail {last2}; !(first == tail or first == --tail); ++first)
            ranges::iter_swap(first, tail);
        return last2;
    }

    template<ranges::bidirectional_range R>
		requires std::permutable<ranges::iterator_t<R>>
    constexpr ranges::borrowed_iterator_t<R>
        operator()(R&& r) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r), ranges::end(r));
    }
};

inline constexpr shift_left_fn shift_left {};

备注

ranges::shift_left / ranges::shift_right 在常见实现中具有更好的效率，如果 I 实现了 bidirectional_iterator 或 random_access_iterator。

实现（例如 MSVC STL）当迭代器类型实现了 contiguous_iterator 并且交换其值类型不调用非平凡的特殊成员函数或 ADL 查找的交换时，可能会启用向量化。

示例

Main.cpp

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <string>
#include <type_traits>
#include <vector>

struct S
{
    int value {0};
    bool specified_state {true};

    S(int v = 0) : value {v} {}
    S(S const& rhs) = default;
    S(S&& rhs) { *this = std::move(rhs); }
    S& operator=(S const& rhs) = default;
    S& operator=(S&& rhs)
    {
        if (this != &rhs)
        {
            value = rhs.value;
            specified_state = rhs.specified_state;
            rhs.specified_state = false;
        }
        return *this;
    }
};

template<typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, std::vector<T> const& v)
{
    for (const auto& s : v)
    {
        if constexpr (std::is_same_v<T, S>)
            s.specified_state ? os << s.value << ' ' : os << ". ";
        else if constexpr (std::is_same_v<T, std::string>)
            os << (s.empty() ? "." : s) << ' ';
        else
            os << s << ' ';
    }
    return os;
}

int main()
{
    std::cout << std::left;

    std::vector<S> a {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::vector<int> b {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::vector<std::string> c {"α", "β", "γ", "δ", "ε", "ζ", "η"};

    std::cout << "vector<S> \tvector<int> \tvector<string>\n";
    std::cout << a << "  " << b << "  " << c << '\n';

    std::ranges::shift_left(a, 3);
    std::ranges::shift_left(b, 3);
    std::ranges::shift_left(c, 3);
    std::cout << a << "  " << b << "  " << c << '\n';

    std::ranges::shift_right(a, 2);
    std::ranges::shift_right(b, 2);
    std::ranges::shift_right(c, 2);
    std::cout << a << "  " << b << "  " << c << '\n';

    std::ranges::shift_left(a, 8);  // has no effect: n >= last - first
    std::ranges::shift_left(b, 8);  // ditto
    std::ranges::shift_left(c, 8);  // ditto
    std::cout << a << "  " << b << "  " << c << '\n';

//  std::ranges::shift_left(a, -3);  // UB
}

输出

vector<S>       vector<int>     vector<string>
1 2 3 4 5 6 7   1 2 3 4 5 6 7   α β γ δ ε ζ η
4 5 6 7 . . .   4 5 6 7 5 6 7   δ ε ζ η . . .
. . 4 5 6 7 .   4 5 4 5 6 7 5   . . δ ε ζ η .
. . 4 5 6 7 .   4 5 4 5 6 7 5   . . δ ε ζ η .