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利用 std::transform 对字符串进行大小写转换

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对字符串的操作一直被认为是程序员的基本功之一。对于一个英文的字符串来说,最简单的操作,就是进行大小写转换了。这不是什么难事,但这里我们讨论的是 C++ 风格的写法。

std::transform

std::transform 是定义在头文件 algorithm 当中的一个函数模板。它和标准库中大多数其他函数模板一样,是对迭代器进行操作的函数。在 C++11 中,它有两个函数签名。

template <typename InputIt,
typename OutputIt,
typename UnaryOperation >
OutputIt transform(InputIt first, // 1.
InputIt last,
OutputIt d_first,
UnaryOperation unary_op);

template <typename InputIt1,
typename InputIt2,
typename OutputIt,
typename BinaryOperation >
OutputIt transform(InputIt1 first1, // 2.
InputIt1 last1,
InputIt2 first2,
OutputIt d_first,
BinaryOperation binary_op );

从功能上说, std::transform 和 Python 当中的内建函数 map() 非常相似。

(1) 接收两个 InputIt 类型的迭代器,界定了待处理的元素的范围(左闭右开区间),被一元操作 unary_op 处理之后,依次保存在 OutputIt 对应的容器当中。这基本上就是 Python 当中的 map(lambda x: return <do_something>, <iterable>) 。只不过,Python 当中的 map() 将结果作为返回值返回,而 std::transform 将结果保存在 d_first 对应的容器中。

有了 (1) 的知识,(2) 也就不难理解了。(2) 的输入接受两组迭代器。第一组迭代器与 (1) 中的情形相同,第二组迭代器则只有一个起始位置 first2 而没有尾后截止。这样一来,我们必须保证第二组迭代器对应的容器足够大;即 std::distance(first1, last1) <= std::distance(first2, c2.end()) ,其中 c2.end() 表示 first2 对应的容器的尾后迭代器。(2) 与 (1) 还有一处不同在于,(1) 接受一个 UnaryOperation ,而 (2) 接受一个 BinaryOperation 。因此,(2) 通过两个输入迭代器分别获取一个元素,经过 BinaryOperation 处理之后,保存在输出迭代器 d_frist 当中。这与 Python 当中的 map(lambda x, y: return <do_something>, <iterable_1>, <iterable_2>) 类似。

我们用如下代码说明 std::transform 的用法。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>

int main() {
std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
for (const auto& e : vec) {
std::cout << e << ' ';
}
std::cout << '\n';

std::vector<int> vec_out;
vec_out.reserve(vec.size()); // 1.

std::transform(vec.begin(), vec.end(), // 2.
std::back_inserter(vec_out), // 3.
[](int i){ return i * i; }); // 4.
for (const auto& e : vec_out) {
std::cout << e << ' ';
}
std::cout << '\n';

std::vector<int> vec_res;
vec_res.reserve(vec.size());

std::transform(vec.begin(), vec.end(), // 5.
vec_out.begin(), // 6.
std::back_inserter(vec_res), // 7.
[](int lhs, int rhs){ return rhs - lhs; }); // 8.
for (const auto& e : vec_res) {
std::cout << e << ' ';
}
std::cout << '\n';

return 0;
}

这里,(1) 为 vec_out 预留好了足够的空间,避免在后续不断 push_back 的过程中动态扩容,降低效率。在实际工程中,若一个向量的长度是预计确定的,或者能够预估的,那么提前预留好空间能大幅提高效率。

在 (2)(3)(4) 处,我们调用了 std::transform 函数。(2) 处输入了待处理序列的起止位置迭代器(左闭右开);(3) 处输入了结果保存位置的迭代器;(4) 则以 C++ 的 Lambda 函数创建了一个临时的一元函数(求平方)。

在 (5)(6)(7)(8) 处,我们再次调用了 std::transform 函数。(5) 处输入了第一个待处理序列的起止位置迭代器(左闭右开);(6) 处输入了第二个待处理序列的起始位置迭代器(两个 std::vector<int> 长度相同,因而合法);(7) 照例输入了结果保存位置的迭代器;(8) 则以 C++ 的 Lambda 函数创建了一个临时的二元函数(求差)。

这样一来,结果应该是:

$ ./a.out
1 2 3 4 5
1 4 9 16 25
0 2 6 12 20

std::tolower std::toupper

std::tolower std::toupper 是定义在头文件 cctype 当中的两个函数。它们的函数签名分别是

int tolower(int ch);
int toupper(int ch);

需要额外注意的是,两个函数对参数是有要求的。 ch 必须不能是 EOF ,并且必须能转换为 unsigned char

对字符串进行大小写转换

考虑到 std::string std::vector 类似,都可以用迭代器进行逐元素地操作;我们可以利用 std::transform std::tolower std::toupper 对整个字符串进行大小写转换。

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>

namespace std {
std::string tolower(std::string str) {
std::transform(str.begin(), str.end(),
str.begin(),
[](unsigned char ch){ return tolower(ch); });
return std::move(str);
}

std::string toupper(std::string str) {
std::transform(str.begin(), str.end(),
str.begin(),
[](unsigned char ch){ return toupper(ch); });
return std::move(str);
}
} // namespace std

int main() {
std::string str = "Hello World!";

std::cout << "original:\t" << str << std::endl;
std::cout << "tolower:\t" << std::tolower(str) << std::endl;
std::cout << "toupper:\t" << std::toupper(str) << std::endl;

return 0;
}

有了之前的知识,这份代码是不言自明的。它的输出应该是:

$ ./a.out
original: Hello World!
tolower: hello world!
toupper: HELLO WORLD!

对字符串的操作一直被认为是程序员的基本功之一。对于一个英文的字符串来说,最简单的操作,就是进行大小写转换了。这不是什么难事,但这里我们讨论的是 C++ 风格的写法。

作者:始终
不忘初心
原文地址:利用 std::transform 对字符串进行大小写转换, 感谢原作者分享。

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