在前面的探索中，您已经看到了范围适配器和范围算法是如何工作的。大多数范围算法，比如sort()，很可能是在基于迭代器的算法之上实现的。即使在处理范围时，您仍然需要使用迭代器，比如ostream_iterator。有时候，迭代器比范围更容易使用，比如初始化一个向量。这个探索访问了迭代器和算法，它们提供了范围的替代方案。
您读过和写过的几个程序都有一个共同的主题:复制一个数据序列，比如一个vector或string，并对每个元素应用某种转换(转换成小写，将数组中的值加倍，等等)。标准算法transform非常适合对序列元素进行任意复杂的转换。
例如，回想一下清单 10-5，它将一个数组中的所有值加倍。清单 23-1 展示了一种新的方式来编写同样的程序，但是使用了transform。
import <algorithm>;
import <iostream>;
import <iterator>;
import <vector>;
int times_two(int i)
{
return i * 2;
}
int plus_three(int i)
{
return i + 3;
}
int main()
{
std::vector<int> data{std::istream_iterator<int>(std::cin),
std::istream_iterator<int>()};
std::transform(data.begin(), data.end(), data.begin(), times_two);
std::transform(data.begin(), data.end(), data.begin(), plus_three);
std::copy(data.begin(), data.end(),
std::ostream_iterator<int>(std::cout, "\n"));
}
Listing 23-1.Calling transform to Apply a Function to Each Element of an Array
transform函数有四个参数:前两个指定输入范围(作为开始迭代器和结束迭代器)，第三个参数是写迭代器，最后一个参数是函数名。像其他基于迭代器的算法一样，transform在<algorithm>头中声明。
关于第三个参数，通常，您有责任确保输出序列有足够的空间来容纳转换后的数据。在这种情况下，转换后的数据会覆盖原始数据，因此输出范围的起点与输入范围的起点相同。第四个参数只是您必须在源文件中声明或定义的函数的名称。在这个例子中，函数接受一个int参数并返回一个int。transform函数的一般规则是它的参数类型必须匹配输入类型，也就是读迭代器引用的元素的类型。返回值必须匹配输出类型，即结果迭代器引用的类型。transform算法为输入范围内的每个元素调用一次该函数。它将函数返回的值复制到输出范围。
请注意，这个版本的程序为了应用两个转换，在这个范围上做了额外的处理。该程序的范围版本可以一次完成两种转换。为了进行一次传递，你需要一个函数，所以你可以写一个函数乘以 2，然后加上 3。在接下来的探索中，你会学到更好的方法来做同样的事情。
重写字数统计程序很简单。该程序基本上与清单 22-2 相同。不同的是sanitize()函数。清单 22-3 显示了范围版本。清单 23-2 显示了迭代器版本。
/** Test whether to keep a letter.
* @param ch the character to test
* @return true to keep @p ch because it may be a character that makes up a word
*/
bool keep(char ch)
{
return std::isalnum(ch, std::locale{});
}
/** Convert to lowercase.
* @param ch the character to test
* @return the character converted to lowercase
*/
char lowercase(char ch)
{
return std::tolower(ch, std::locale{});
}
/** Sanitize a string by keeping only alphabetic characters.
* @param str the original string
* @return a sanitized copy of the string
*/
std::string sanitize(std::string_view str)
{
std::string result{};
std::copy_if(str.begin(), str.end(), std::back_inserter(result), keep);
std::transform(result.begin(), result.end(), result.begin(), lowercase);
return result;
}
Listing 23-2.Sanitizing a String by Transforming and Filtering It
copy_if函数充当过滤器，只复制通过谓词的字符。然后，这些字符被添加到结果字符串中。但是在返回之前，结果字符串被就地转换为小写。如你所见，sanitize()的迭代器版本还不错。这是清晰和直接的，尽管有大量的重复和噪音，稍微干扰了清晰度。该函数再次对数据进行额外的传递。使用迭代器避免额外的传递比使用范围更困难。
sanitize()函数的另一种工作方式是传递一个std::string而不是一个string_view。如前所述，这需要复制字符串，但是sanitize函数已经在做了。让我们来看看如果给它一个string它会如何工作。
不是过滤，而是必须从字符串中删除非字母。然后就可以就地转化了，这个我们已经知道怎么做了。remove_if()算法似乎删除了匹配谓词的字符，但是真的是这样吗？
图 23-1 展示了remove_if()如何在之前的和之后的下工作。注意remove_if()函数没有改变字符串的大小。相反，它会重新排列字符串，使其看起来删除了字符，并返回必须是字符串新结尾的位置。但是迭代器不能修改字符串的大小，所以这取决于调用者。在这方面，使用迭代器可能很笨拙。
图 23-1。
从序列中移除元素
字符串末尾剩下的字符呢？他们是垃圾。这就是为什么你必须在remove_if()之后调用erase()。看看清单 23-3 ，看看remove_if()在代码中是如何工作的。
/** Test for non-letter.
* @param ch the character to test
* @return true if @p ch is not a character that makes up a word
*/
bool non_letter(char ch)
{
return not std::isalnum(ch, std::locale());
}
/** Convert to lowercase.
* Use a canonical form by converting to uppercase first,
* and then to lowercase.
* @param ch the character to test
* @return the character converted to lowercase
*/
char lowercase(char ch)
{
return std::tolower(ch, std::locale());
}
/** Sanitize a string by keeping only alphabetic characters.
* @param str the original string
* @return a sanitized copy of the string
*/
std::string sanitize(std::string str)
{
// Remove all non-letters from the string, and then erase them.
str.erase(std::remove_if(str.begin(), str.end(), non_letter),
str.end());
// Convert the remnants of the string to lowercase.
std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), lowercase);
return str;
}
Listing 23-3.Sanitizing a String by Transforming It
erase成员函数将两个迭代器作为参数，并删除该范围内的所有元素。remove_if函数返回一个迭代器，它指向新的string末尾之后的一个迭代器，这意味着它也指向要删除的元素的第一个位置。在范围结束时传递str.end()指示erase去掉所有被删除的元素。
移除/擦除习惯用法在 C++ 中很常见，所以你应该习惯于看到它，至少在每个人都开始使用 C++ 20 范围之前。标准库有几个类似 remove 的函数，它们都以相同的方式工作。习惯这种方法需要一点时间，但是一旦你习惯了，你会发现它非常容易使用。
现在您已经看到了迭代器是如何工作的，应该很容易修改清单 22-4 来使用迭代器而不是范围。将您的解决方案与清单 23-4 进行比较。
import <algorithm>;
import <iostream>;
import <iterator>;
import <vector>;
/** Predicate for sorting into descending order. */
int descending(int a, int b)
{
return a > b;
}
int main()
{
std::vector<int> data{ std::istream_iterator<int>(std::cin),
std::istream_iterator<int>() };
std::sort(data.begin(), data.end(), descending);
std::copy(data.begin(), data.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, "\n"));
}
Listing 23-4.Sorting into Descending Order
将范围扩展为开始/结束对是一个简单的转换。回文的例子呢？这有多简单？转换清单 22-5 来使用迭代器。
这更难。迭代器没有过滤。像copy_if这样的算法必须将复制的字符存储在某个地方。使用迭代器算法需要创建一个新的字符串。或者，你可以完全跳过算法，只使用迭代器。清单 23-5 展示了我版本的使用反向迭代器的is_palindrome()函数。
/** Determine whether @p str is a palindrome.
* Only letter characters are tested. Spaces and punctuation don't count.
* @param str the string to test
* @return true if @p str is the same forward and backward
*/
bool is_palindrome(std::string_view str)
{
if (str.empty())
return true;
for (auto left{str.begin()}, right{str.end() - 1}; left < right;) {
if (not letter(*left))
++left;
else if (not letter(*right))
--right;
else if (lowercase(*left) != lowercase(*right))
return false;
else {
++left;
--right;
}
}
return true;
}
Listing 23-5.Testing for Palindromes
通过立即消除空字符串，for循环可以用end() - 1初始化right，即实际最后一个字符的位置。每次循环时，left或right迭代器都会向前移动，直到都指向字母。然后比较字母，移动迭代器。如果字符串有偶数个字母，迭代器可能会相互传递，但是只要它们指向字符串中的有效位置，就可以安全地使用<操作符。
在大型程序中，谓词或转换函数可能在远离其使用位置的地方被声明。通常，一个谓词只使用一次。仅仅为这个谓词定义一个函数，会使你的程序更难理解。人类读者必须阅读所有代码，以确保谓词真正只在一个地方被调用。如果 C++ 提供了一种在使用谓词的地方编写谓词的方法，从而避免这些问题，那就太好了。阅读下一篇探索，了解如何在 C++ 20 中实现这一点。