为什么 STL 数值算法使用 'op' 而不是 'op='？

Why do STL numeric algorithms use 'op' rather than 'op='?

本文关键字：op STL 算法 为什么      更新时间：2023-10-16

为什么std::numeric算法似乎更喜欢op而不是op=？例如，以下是LLVM中std::accumulate的实现：

template <class _InputIterator, class _Tp>
inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
_Tp
accumulate(_InputIterator __first, _InputIterator __last, _Tp __init)
{
    for (; __first != __last; ++__first)
        __init = __init + *__first;
    return __init;
}

如果使用+=运算符实现，这是否可能会更高效/更少详细/更好？

在标准中是这样定义的

该标准是根据+而非+=:定义的

26.7.2累计[accumulate]

template <class InputIterator, class T>
  T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init);
template <class InputIterator, class T, class BinaryOperation>
  T accumulate(InputIterator first, InputIterator last, T init,
               BinaryOperation binary_op);

效果：通过使用初始值init初始化累加器acc来计算其结果，然后为范围内的每个迭代器i使用acc = acc + *i或cc = binary_op(acc, *i)对其进行修改CCD_ 12。

其他数值算法也是如此。

…并且该标准基于STL

但这就是为什么它们现在被实现的原因。然而，要想了解最初的原因，还需要进一步深入兔子洞：

类型要求

对于第一个版本，采用两个参数的版本：

  • InputIterator是输入迭代器的一个模型
  • T是Assignable的一个模型
  • 如果x是类型为T的对象，而y是InputIterator的value类型的对象，则定义了x + y
  • 返回类型x + y可转换为T

…而STL是由…创建的

那为什么呢？让我们问问亚历山大·斯捷潘诺夫，STL背后的思想：

[A] 用户两天前在StackOverflow上提出了一个关于诸如根据+定义的accumulate或inner_product而不是CCD_ 26（ISO C++11第26.7节）。

我试图找到这个决定背后的一些理由，但即使SGI页面上的版本没有提到任何关于这方面的内容操作员的特定选择。

是否仅选择了运算符（a=a+b而非a+=b）根据你的个人喜好，正如一些评论所认为的那样？是a+b当时写操作的更自然的方式是什么？还是只是a=a+b和a=bin_op（a，b）之间的对称性问题？

--[Zeta]

现在，在你阅读他的答案之前，请记住，他大约在30年前开始写一个通用库，他和孟·李的第一份文件《标准模板库》将于今年10月迎来20周年纪念。事不宜迟，我提出他的答案：

我怀疑这是a=a+b和a=bin_op（a，b）之间的对称问题，但我真的不记得了。我本应该写一份理由文件，说明STL中不同设计选择之间的所有推理，但我没有。很抱歉

（如果Stepanov偶然读到这篇文章：再次感谢你的回答！）

我个人认为Common Lisp的reduce的灵感是另一个因素，但这只是猜测。

从中可以学到什么

有时，标准中的决定是基于个人偏好和优雅。例如，如果Stroustrup编写了STL，他会"强烈倾向于使用a+=b作为更直接的意图表达，通常比a=a+b更快"。然而，我不得不承认，a=a+b和a=bin_op（a，b）之间的对称性有其自身的美。

也就是说，a+=b和a=a+b的争议将引发挑战：

当我们定义标准概念时，这个问题将变得非常重要，我不知道如何解决。[Stroustrup；也感谢他回答了我的问题！]

仅此而已，我希望您已经享受了C++历史的旅程。

它可能更高效，而且显然不那么冗长。

这样做的通常原因是为了最大限度地减少对底层类型的需求。如果使用+=，那么底层类型必须支持+=。对于像int这样琐碎且已经存在的东西，但对于您定义的类，完全可以定义+和=，但不能定义复合+=（在这种情况下，使用+=的代码显然会失败）。

在我看来，主要原因是您可以使用标准函数对象std::plus，并获得与operator +相同的结果，就像在std::sort等排序算法中使用operator <和标准功能对象std::less一样。

使用+而不是+=有很多原因。

A。因为这是正确的方式。Accumulate是fold，是一个对+而不是+=进行运算的函子（将函数映射到函数的函数）。为什么+而不是+=？因为+=不是一个数学函数。

B。它更高效（在现代编译器上，在所有基元类型和设计良好的对象上）对于30年前的编译器来说可能更快，但现在+更快，除非你正在积累的是一个有太多OO的可怕对象。对象生存期分析在const对象上比在引用上更容易完成。

C。它更清晰。这个原因实际上与（A）没有实质性区别比+=更清楚。清晰胜过冗长。

我想，事实是重用。STL的其余部分使用二进制运算符，而+=是操作。所以有plus、multiplies等，但没有add_action。运算符和操作是完全对称的，但如果你实现了90多种算法，在某个时候你可能不得不停止添加新概念和Ship-It.

亚历克斯说，他从来没有打算让他的STL成为所有STL开发的终点，特别是因为标准化版本只包含他最初提议的一小部分。这是一个明显的延伸。

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