C++ transform算法 C++ 容器元素批量变换操作【批量】

std::transform是C++标准库中对容器元素进行一对一映射变换的算法，适用于原地或跨容器的单/双输入元素转换，如取绝对值、字符转大写、向量加法等；需确保目标空间已分配且迭代器合法。

transform 是什么，什么时候该用它

std::transform 是 C++ 标准库中用于对容器（或任意迭代器范围）内元素做“一对一映射变换”的算法。它不改变容器大小，只把每个输入元素按给定函数处理后，写入目标位置。

适合场景包括：

• 把 vector 全部取绝对值、平方、转成字符串
• 把 string 每个字符转大写（std::toupper）
• 两个容器对应位置相加，存到第三个容器里（双区间版本）

不是所有“批量操作”都该用它——比如要过滤或聚合（求和/最大值），应选 std::remove_if 或 std::accumulate。

单区间 transform：输入一个范围，输出到另一处

最常用形式，原型是：

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std::transform(first, last, d_first, unary_op);

注意三点：

• d_first 必须有足够空间容纳结果（不会自动扩容）
• 若目标与源重叠（如原地变换），d_first 必须等于 first 或在其之前，否则行为未定义
• unary_op 必须是可调用对象，接受一个参数，返回变换后值

示例：原地将 vector 所有元素除以 100

std::vector data = {150.0, 230.0, 98.0};
std::transform(data.begin(), data.end(), data.begin(), [](double x) { return x / 100.0; });

常见错误：

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• 忘记提前分配目标空间，比如对空 vector 调用 transform 写入，导致越界写入（没报错但内存损坏）
• 传入 std::back_inserter(dest) ——这不能用，因为 transform 需要随机访问迭代器来定位写入位置，而 back_inserter 是输出迭代器，不支持偏移

双区间 transform：两组输入，一个输出（逐元素二元运算）

原型是：

std::transform(first1, last1, first2, d_first, binary_op);

要求：[first2, first2 + (last1 - first1)) 范围必须合法且可读。

典型用途：

• 向量加法：v3[i] = v1[i] + v2[i]
• 混合缩放：result[i] = a[i] * scale + b[i]

示例：两个 vector 对应位置相乘，存入 result

std::vector a = {1, 2, 3}, b = {4, 5, 6};
std::vector result(3);
std::transform(a.begin(), a.end(), b.begin(), result.begin(), std::multiplies{});

注意：

• 不检查 b 是否足够长，越界读取是未定义行为
• std::multiplies{} 是函数对象，不是 std::multiplies 类型名（后者不带 是不完整类型）
• C++20 起支持 std::ranges::transform，可自动推导范围长度并更安全，但老项目仍以传统版本为主

容易被忽略的细节：迭代器类型、const 和 move 语义

• transform 对 const 容器的 begin() 返回 const_iterator，若想写入，目标容器不能是 const，也不能用 cbegin() 作输入（除非你只读不写，但那就没法用了）
• 若元素支持移动（如 std::string），且你想“转移而非拷贝”，不能直接传 lambda 捕获 std::move(x) ——因为 transform 内部仍按值传递参数；正确做法是让 unary_op 接受右值引用或使用 std::move_iterator 包装输入迭代器（较罕见，多数情况拷贝开销可接受）
• 使用 std::transform 处理 std::array 时，记得用 .begin()/.end()，别误用数组名（退化为指针）

真正麻烦的点往往不在语法，而在边界对齐和内存布局——尤其是当目标容器是另一个容器的子范围（如 subvec）或用 reserve() 但没 resize() 时，transform 会静默写入未初始化内存。