如何使用C ++避免内部带有“ if”条件的“ for”循环？

用我编写的几乎所有代码，我经常要处理集合的集合约简问题，这些集合最终会在集合内部出现幼稚的“ if”条件。这是一个简单的例子：

for(int i=0; i<myCollection.size(); i++)
{
     if (myCollection[i] == SOMETHING)
     {
           DoStuff();
     }
}

使用函数式语言，我可以通过轻松地将集合简化为另一个集合来解决问题，然后对我的简化集合执行所有操作。用伪代码：

newCollection <- myCollection where <x=true
map DoStuff newCollection

在其他C变体中，例如C＃，我可以使用where子句来简化

foreach (var x in myCollection.Where(c=> c == SOMETHING)) 
{
   DoStuff();
}

或者更好（至少在我看来）

myCollection.Where(c=>c == Something).ToList().ForEach(d=> DoStuff(d));

诚然，我正在做很多范式混合和基于主观/观点的风格，但是我不禁感到缺少真正的基础知识，可以让我将这种首选技术与C ++一起使用。有人可以启发我吗？

恕我直言，在其中使用if的for循环更直接，更易读。但是，如果这对您来说很烦，则可以使用for_each_if以下示例：

template<typename Iter, typename Pred, typename Op> 
void for_each_if(Iter first, Iter last, Pred p, Op op) {
  while(first != last) {
    if (p(*first)) op(*first);
    ++first;
  }
}

用例：

std::vector<int> v {10, 2, 10, 3};
for_each_if(v.begin(), v.end(), [](int i){ return i > 5; }, [](int &i){ ++i; });

现场演示

Boost提供可用于基于范围的范围。范围的优点是它们不复制基础数据结构，而仅提供一个“视图”（即begin()，end()用于范围operator++()，operator==()用于迭代器）。这可能是您感兴趣的：http : //www.boost.org/libs/range/doc/html/range/reference/adaptors/reference/filtered.html

#include <boost/range/adaptor/filtered.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>

struct is_even
{
    bool operator()( int x ) const { return x % 2 == 0; }
};

int main(int argc, const char* argv[])
{
    using namespace boost::adaptors;

    std::vector<int> myCollection{1,2,3,4,5,6,7,8,9};

    for( int i: myCollection | filtered( is_even() ) )
    {
        std::cout << i;
    }
}

可以像接受的答案那样创建新算法，而不必创建新算法，而可以将现有算法与应用条件的函数一起使用：

std::for_each(first, last, [](auto&& x){ if (cond(x)) { ... } });

或者，如果您真的想要一种新算法，请至少在for_each此处重用，而不要复制迭代逻辑：

template<typename Iter, typename Pred, typename Op> 
  void
  for_each_if(Iter first, Iter last, Pred p, Op op) {
    std::for_each(first, last, [&](auto& x) { if (p(x)) op(x); });
  }

避免的想法

for(...)
    if(...)

作为反模式的构造过于广泛。

从循环内部处理与某个表达式匹配的多个项目是完全可以的，并且代码不会比这更清晰。如果处理过程变得太大而无法在屏幕上显示，那是使用子例程的一个很好的理由，但是条件条件仍然最好放在循环中，即

for(...)
    if(...)
        do_process(...);

远胜于

for(...)
    maybe_process(...);

当只有一个元素匹配时，它将成为反模式，因为这样一来，首先搜索该元素，然后在循环外部执行处理将更加清晰。

for(int i = 0; i < size; ++i)
    if(i == 5)

是一个极端而明显的例子。更细微的，因此更常见的是工厂模式，例如

for(creator &c : creators)
    if(c.name == requested_name)
    {
        unique_ptr<object> obj = c.create_object();
        obj.owner = this;
        return std::move(obj);
    }

这很难读，因为主体代码仅执行一次并不明显。在这种情况下，最好将查找分开：

creator &lookup(string const &requested_name)
{
    for(creator &c : creators)
        if(c.name == requested_name)
            return c;
}

creator &c = lookup(requested_name);
unique_ptr obj = c.create_object();

if在a内仍然存在一个for，但是从上下文中可以清楚地知道它的作用，除非查找发生更改（例如，更改为map），否则无需更改此代码，并且立即可以清楚地create_object()仅调用一次，因为它是不在循环内。

这是一个相对快速的filter功能。

它需要一个谓词。它返回一个需要迭代的函数对象。

它返回一个可for(:)循环使用的可迭代对象。

template<class It>
struct range_t {
  It b, e;
  It begin() const { return b; }
  It end() const { return e; }
  bool empty() const { return begin()==end(); }
};
template<class It>
range_t<It> range( It b, It e ) { return {std::move(b), std::move(e)}; }

template<class It, class F>
struct filter_helper:range_t<It> {
  F f;
  void advance() {
    while(true) {
      (range_t<It>&)*this = range( std::next(this->begin()), this->end() );
      if (this->empty())
        return;
      if (f(*this->begin()))
        return;
    }
  }
  filter_helper(range_t<It> r, F fin):
    range_t<It>(r), f(std::move(fin))
  {
      while(true)
      {
          if (this->empty()) return;
          if (f(*this->begin())) return;
          (range_t<It>&)*this = range( std::next(this->begin()), this->end() );
      }
  }
};

template<class It, class F>
struct filter_psuedo_iterator {
  using iterator_category=std::input_iterator_tag;
  filter_helper<It, F>* helper = nullptr;
  bool m_is_end = true;
  bool is_end() const {
    return m_is_end || !helper || helper->empty();
  }

  void operator++() {
    helper->advance();
  }
  typename std::iterator_traits<It>::reference
  operator*() const {
    return *(helper->begin());
  }
  It base() const {
      if (!helper) return {};
      if (is_end()) return helper->end();
      return helper->begin();
  }
  friend bool operator==(filter_psuedo_iterator const& lhs, filter_psuedo_iterator const& rhs) {
    if (lhs.is_end() && rhs.is_end()) return true;
    if (lhs.is_end() || rhs.is_end()) return false;
    return lhs.helper->begin() == rhs.helper->begin();
  }
  friend bool operator!=(filter_psuedo_iterator const& lhs, filter_psuedo_iterator const& rhs) {
    return !(lhs==rhs);
  }
};
template<class It, class F>
struct filter_range:
  private filter_helper<It, F>,
  range_t<filter_psuedo_iterator<It, F>>
{
  using helper=filter_helper<It, F>;
  using range=range_t<filter_psuedo_iterator<It, F>>;

  using range::begin; using range::end; using range::empty;

  filter_range( range_t<It> r, F f ):
    helper{{r}, std::forward<F>(f)},
    range{ {this, false}, {this, true} }
  {}
};

template<class F>
auto filter( F&& f ) {
    return [f=std::forward<F>(f)](auto&& r)
    {
        using std::begin; using std::end;
        using iterator = decltype(begin(r));
        return filter_range<iterator, std::decay_t<decltype(f)>>{
            range(begin(r), end(r)), f
        };
    };
};

我捷径了。一个真正的图书馆应该制造真正的迭代器，而不是for(:)我做的-qualified伪门面。

在使用时，它看起来像这样：

int main()
{
  std::vector<int> test = {1,2,3,4,5};
  for( auto i: filter([](auto x){return x%2;})( test ) )
    std::cout << i << '\n';
}

这是非常好的，并打印

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现场例子。

提议的C ++增补程序称为Rangesv3，它可以完成此类操作以及更多操作。 boost也有可用的过滤范围/迭代器。boost还提供了一些帮助程序，可以使上述内容的编写过程大大缩短。

足以被提及但尚未被提及的一种样式是：

for(int i=0; i<myCollection.size(); i++) {
  if (myCollection[i] != SOMETHING)
    continue;

  DoStuff();
}

优点：

• DoStuff();条件复杂度增加时，不更改缩进级别。从逻辑上讲，DoStuff();应该位于for循环的顶层。
• 立即清楚地表明，在循环迭代SOMETHING的集合S，而不需要读者验证是否有闭幕后没有}了的if块。
• 不需要任何库或辅助宏或函数。

缺点：

• continue像其他的流程控制语句，得到的方式，导致难以跟踪代码，以至于有些人反对滥用任何使用它们：有编码的一个有效的样式，一些后续避免continue，避免break比其他在中switch，应避免return在函数末尾除外。

for(auto const &x: myCollection) if(x == something) doStuff();

在我看来，这很像C ++的for理解。给你？

如果DoStuff（）将来会以某种方式依赖于我，那么我建议使用这种保证无分支位的掩码变体。

unsigned int times = 0;
const int kSize = sizeof(unsigned int)*8;
for(int i = 0; i < myCollection.size()/kSize; i++){
  unsigned int mask = 0;
  for (int j = 0; j<kSize; j++){
    mask |= (myCollection[i*kSize+j]==SOMETHING) << j;
  }
  times+=popcount(mask);
}

for(int i=0;i<times;i++)
   DoStuff();

其中popcount是执行填充计数的任何函数（计数的位数= 1）。我和他们的邻居将有更大的自由来施加更高级的约束。如果不需要，我们可以剥离内循环并重新制作外循环

for(int i = 0; i < myCollection.size(); i++)
  times += (myCollection[i]==SOMETHING);

跟一个

for(int i=0;i<times;i++)
   DoStuff();

另外，如果您不在乎对集合进行重新排序，则std :: partition很便宜。

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

void DoStuff(int i)
{
    std::cout << i << '\n';
}

int main()
{
    using namespace std::placeholders;

    std::vector<int> v {1, 2, 5, 0, 9, 5, 5};
    const int SOMETHING = 5;

    std::for_each(v.begin(),
                  std::partition(v.begin(), v.end(),
                                 std::bind(std::equal_to<int> {}, _1, SOMETHING)), // some condition
                  DoStuff); // action
}

我对上述解决方案的复杂性感到敬畏。我打算提出一个简单#define foreach(a,b,c,d) for(a; b; c)if(d)但有一些明显缺陷的方法，例如，您必须记住在循环中使用逗号而不是分号，并且不能在a或中使用逗号运算符c。

#include <list>
#include <iostream>

using namespace std; 

#define foreach(a,b,c,d) for(a; b; c)if(d)

int main(){
  list<int> a;

  for(int i=0; i<10; i++)
    a.push_back(i);

  for(auto i=a.begin(); i!=a.end(); i++)
    if((*i)&1)
      cout << *i << ' ';
  cout << endl;

  foreach(auto i=a.begin(), i!=a.end(), i++, (*i)&1)
    cout << *i << ' ';
  cout << endl;

  return 0;
}

如果i：s很重要，则是另一种解决方案。这将构建一个列表，该列表填充要为其调用doStuff（）的索引。重点再次是避免分支并将其换成可管道计算的成本。

int buffer[someSafeSize];
int cnt = 0; // counter to keep track where we are in list.
for( int i = 0; i < container.size(); i++ ){
   int lDecision = (container[i] == SOMETHING);
   buffer[cnt] = lDecision*i + (1-lDecision)*buffer[cnt];
   cnt += lDecision;
}

for( int i=0; i<cnt; i++ )
   doStuff(buffer[i]); // now we could pass the index or a pointer as an argument.

“魔术”线是缓冲加载线，它通过算术方式计算出保持值和保持位置或向上计数并增加值的能力。因此，我们将潜在的分支权衡为一些逻辑和算术，也许还有一些缓存命中。当doStuff（）进行少量可管道化的计算并且两次调用之间的任何分支都可能中断那些管道时，一种典型的情况就是有用的。

然后，只需遍历缓冲区并运行doStuff（）直到到达cnt。这次，我们将当前i存储在缓冲区中，因此如果需要，可以在对doStuff（）的调用中使用它。

可以将您的代码模式描述为对某个范围的子集应用某些功能，换句话说：将其应用于对整个范围应用过滤器的结果。

这可以通过Eric Neibler的ranges-v3库以最直接的方式实现。尽管有点麻烦，但是因为您要使用索引：

using namespace ranges;
auto mycollection_has_something = 
    [&](std::size_t i) { return myCollection[i] == SOMETHING };
auto filtered_view = 
    views::iota(std::size_t{0}, myCollection.size()) | 
    views::filter(mycollection_has_something);
for (auto i : filtered_view) { DoStuff(); }

但是，如果您愿意放弃索引，您将获得：

auto is_something = [&SOMETHING](const decltype(SOMETHING)& x) { return x == SOMETHING };
auto filtered_collection = myCollection | views::filter(is_something);
for (const auto& x : filtered_collection) { DoStuff(); }

恕我直言，这是更好的。

PS-Ranges库主要进入C ++ 20中的C ++标准。

我只会提到Mike Acton，他肯定会说：

如果必须这样做，则数据有问题。整理您的数据！