std::reduce

定義於標頭檔案 `<numeric>`
template< class InputIt > typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type reduce( InputIt first, InputIt last );	(1)	(C++17 起) (C++20 起為 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt > typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last );	(2)	(C++17 起)
template< class InputIt, class T > T reduce( InputIt first, InputIt last, T init );	(3)	(C++17 起) (C++20 起為 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class T > T reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, T init );	(4)	(C++17 起)
template< class InputIt, class T, class BinaryOp > T reduce( InputIt first, InputIt last, T init, BinaryOp op );	(5)	(C++17 起) (C++20 起為 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class ForwardIt, class T, class BinaryOp > T reduce( ExecutionPolicy&& policy, ForwardIt first, ForwardIt last, T init, BinaryOp op );	(6)	(C++17 起)

1) 等價於 reduce(first, last, typename std::iterator_traits<InputIt>::value_type{})。

3) 等價於 reduce(first, last, init, std::plus<>())。

5) 將範圍 [first, last) 中的元素與初始值 init，透過 op 以未指定的方式進行置換和聚合，從而進行歸約。

2,4,6) 與 (1,3,5) 相同，但根據 policy 執行。

僅當滿足所有以下條件時，這些過載才參與過載決議

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 為 true。	(C++20 前)
std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> 為 true。	(C++20 起)

給定 binary_op 作為實際的二元操作，

如果 binary_op 不滿足結合律或交換律（例如浮點數加法），則結果是非確定性的。

如果以下任一值不能轉換為 `T`，則程式是病態的：

binary_op(init, *first)
binary_op(*first, init)
binary_op(init, init)
binary_op(*first, *first)

如果滿足以下任何條件，則行為是未定義的：

T 不是可移動構造 (MoveConstructible) 的。
binary_op 修改了 [first, last) 中的任何元素。
binary_op 使 [first, last] 的任何迭代器或子範圍失效。

first, last	-	定義要應用演算法的元素範圍的迭代器對
init	-	廣義和的初始值
policy	-	要使用的執行策略
op	-	二元函式物件 (FunctionObject)，將以未指定順序應用於解引用輸入迭代器的結果、其他 op 的結果和 init。
型別要求
- `InputIt` 必須滿足 LegacyInputIterator 的要求。
- `ForwardIt` 必須滿足 LegacyForwardIterator 的要求。

[編輯] 返回值

1-4) init 和 [first, last) 中元素在 std::plus<>() 上的廣義和。

5,6) init 和 [first, last) 中元素在 op 上的廣義和。

一組元素在二元操作 binary_op 上的廣義和定義如下：

如果組中只有一個元素，則和為該元素的值。
否則，按順序執行以下操作：

從組中取出任意兩個元素 elem1 和 elem2。
計算 binary_op(elem1, elem2) 並將結果放回組中。
重複步驟 1 和 2，直到組中只有一個元素。

[編輯] 複雜度

給定 $\scriptsize N$ $N$ 為 std::distance(first, last)

1-4)

O(N)

次 std::plus<>() 的應用。

5,6)

O(N)

次 op 的應用。

[編輯] 異常

帶有模板引數 ExecutionPolicy 的過載按如下方式報告錯誤

如果作為演算法一部分呼叫的函式執行丟擲異常，並且 ExecutionPolicy 是標準策略之一，則呼叫 std::terminate。對於任何其他 ExecutionPolicy，行為是實現定義的。
如果演算法未能分配記憶體，則丟擲 std::bad_alloc。

[編輯] 注意

std::reduce 的行為類似於 std::accumulate，但範圍內的元素可以以任意順序進行分組和重新排列。

[編輯] 示例

std::reduce 和 std::accumulate 的並排比較

執行此程式碼

#if PARALLEL
#include <execution>
#define SEQ std::execution::seq,
#define PAR std::execution::par,
#else
#define SEQ
#define PAR
#endif
 
#include <chrono>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <locale>
#include <numeric>
#include <utility>
#include <vector>
 
int main()
{
    std::cout.imbue(std::locale("en_US.UTF-8"));
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(1);
 
    auto eval = [](auto fun)
    {
        const auto t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        const auto [name, result] = fun();
        const auto t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        const std::chrono::duration<double, std::milli> ms = t2 - t1;
        std::cout << std::setw(28) << std::left << name << "sum: "
                  << result << '\t' << "time: " << ms.count() << " ms\n";
    };
 
    {
        const std::vector<double> v(100'000'007, 0.1);
 
        eval([&v]{ return std::pair{"std::accumulate (double)",
            std::accumulate(v.cbegin(), v.cend(), 0.0)}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (seq, double)",
            std::reduce(SEQ v.cbegin(), v.cend())}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (par, double)",
            std::reduce(PAR v.cbegin(), v.cend())}; });
    }
 
    {
        const std::vector<long> v(100'000'007, 1);
 
        eval([&v]{ return std::pair{"std::accumulate (long)",
            std::accumulate(v.cbegin(), v.cend(), 0l)}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (seq, long)",
            std::reduce(SEQ v.cbegin(), v.cend())}; });
        eval([&v]{ return std::pair{"std::reduce (par, long)",
            std::reduce(PAR v.cbegin(), v.cend())}; });
    }
}

可能的輸出

// POSIX: g++ -std=c++23 ./example.cpp -ltbb -O3; ./a.out
std::accumulate (double)    sum: 10,000,000.7	time: 356.9 ms
std::reduce (seq, double)   sum: 10,000,000.7	time: 140.1 ms
std::reduce (par, double)   sum: 10,000,000.7	time: 140.1 ms
std::accumulate (long)      sum: 100,000,007	time: 46.0 ms
std::reduce (seq, long)     sum: 100,000,007	time: 67.3 ms
std::reduce (par, long)     sum: 100,000,007	time: 63.3 ms
 
// POSIX: g++ -std=c++23 ./example.cpp -ltbb -O3 -DPARALLEL; ./a.out
std::accumulate (double)    sum: 10,000,000.7	time: 353.4 ms
std::reduce (seq, double)   sum: 10,000,000.7	time: 140.7 ms
std::reduce (par, double)   sum: 10,000,000.7	time: 24.7 ms
std::accumulate (long)      sum: 100,000,007	time: 42.4 ms
std::reduce (seq, long)     sum: 100,000,007	time: 52.0 ms
std::reduce (par, long)     sum: 100,000,007	time: 23.1 ms

[編輯] 另請參閱

accumulate	對一個範圍的元素進行求和或摺疊 (函式模板) [編輯]
transform	對一個範圍的元素應用函式，並將結果儲存在目標範圍中 (函式模板) [編輯]
transform_reduce (C++17)	應用一個可呼叫物件，然後進行亂序歸約 (函式模板) [編輯]
ranges::fold_left (C++23)	對一個範圍的元素進行左摺疊 (演算法函式物件)[編輯]

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