C++函数——fill

在C++中，std::fill 是标准库提供的一个算法适用于几乎所有类型的容器，只要这些容器支持迭代器操作。具体来说，std::fill 的适用性取决于容器是否提供了满足其要求的迭代器类型，用于将指定范围内的所有元素设置为某个特定值。它是一个类型安全的操作，非常适合对容器或数组中的元素进行初始化或赋值。

函数原型

std::fill 的函数原型定义在 <algorithm> 头文件中：

#include <algorithm>template <typename ForwardIterator, typename T>
void fill(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value);

参数说明

1. first：指向目标范围的起始位置的迭代器。

2. last：指向目标范围的结束位置的迭代器。

3. value：要赋给目标范围中每个元素的值。

功能

std::fill 会将 [first, last) 范围内的所有元素设置为 value。它会逐个调用元素的赋值操作符（operator=），因此可以安全地用于任意类型（包括基本数据类型、类对象等）。

使用示例

1. 初始化数组

#include <algorithm>
#include <iostream>int main() {int arr[10];std::fill(arr, arr + 10, 42);  // 将数组的每个元素设置为 42for (int i = 0; i < 10; ++i) {std::cout << arr[i] << " ";}// 输出：42 42 42 42 42 42 42 42 42 42return 0;
}

2. 初始化标准库容器

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> vec(10);std::fill(vec.begin(), vec.end(), 100);  // 将 vector 的每个元素设置为 100for (int i : vec) {std::cout << i << " ";}// 输出：100 100 100 100 100 100 100 100 100 100return 0;
}

3. 初始化复杂对象

#include <algorithm>
#include <iostream>struct Data {int a;double b;Data(int x, double y) : a(x), b(y) {}
};int main() {Data arr[5];std::fill(arr, arr + 5, Data(10, 3.14));  // 将数组的每个元素初始化为 Data(10, 3.14)for (const auto& d : arr) {std::cout << "a: " << d.a << ", b: " << d.b << std::endl;}// 输出：// a: 10, b: 3.14// a: 10, b: 3.14// ...return 0;
}

注意事项

1. 类型安全：

   • std::fill 是类型安全的，它会调用目标元素的赋值操作符，因此可以安全地用于复杂对象。

   • 与 memset 不同，std::fill 不会破坏对象的内部状态。

2. 迭代器要求：

   • std::fill 要求迭代器至少是正向迭代器（ForwardIterator），这意味着它支持单向遍历。因此，它适用于数组、std::vector、std::list 等容器。

3. 性能：

   • std::fill 的性能通常稍逊于 memset，因为它需要逐个调用赋值操作符。但对于复杂对象，这是唯一安全的方式。

4. 与 std::fill_n 的区别：

   • std::fill 操作的是一个范围 [first, last)。

   • std::fill_n 操作的是从某个起始位置开始的 n 个元素。例如：

     std::vector<int> vec(10);
     std::fill_n(vec.begin(), 5, 42);  // 从 vec.begin() 开始，填充 5 个元素为 42

总结

std::fill 是一个非常实用的算法，适用于需要对容器或数组中的元素进行初始化或赋值的场景。它完全类型安全，可以安全地用于任意类型，包括复杂对象。在C++中，建议优先使用 std::fill 或其他标准库算法，而不是直接操作内存（如 memset），除非需要高效处理原始内存。

不适用的情况

虽然 std::fill 非常通用，但以下情况可能需要注意：

1. 容器为空：

   • 如果容器为空（begin() == end()），std::fill 不会执行任何操作，但也不会报错。

   std::vector<int> vec;
   std::fill(vec.begin(), vec.end(), 42);  // 无操作

2. 容器不支持迭代器操作：

   • 如果容器不提供迭代器（例如某些自定义容器或非标准库容器），则无法直接使用 std::fill。这种情况下，可能需要手动实现类似的功能。

3. 元素类型不支持赋值操作：

   • 如果容器中的元素类型不支持赋值操作（例如某些不可赋值的类对象），则 std::fill 会报错。

   class NonAssignable {
   public:NonAssignable() = default;NonAssignable& operator=(const NonAssignable&) = delete;
   };std::vector<NonAssignable> vec(10);
   std::fill(vec.begin(), vec.end(), NonAssignable());  // 编译错误

总结

std::fill 是一个非常通用的算法，适用于几乎所有支持迭代器操作的容器，包括标准库容器（如 std::vector、std::array、std::list 等）和C风格数组。它完全类型安全，可以安全地用于任意类型，包括复杂对象。只要容器提供了正向迭代器，并且元素支持赋值操作，就可以使用 std::fill。

在实际使用中，std::fill 是一种非常推荐的方式，因为它符合C++的类型安全原则，并且可以无缝集成到标准库的容器操作中。