std::generate / std::generate_n

这两个算法用连续调用函数对象的返回值填充范围：

• generate：填充整个范围
• generate_n：填充前 \( N \) 个元素

1. 引入

#include <algorithm>

2. 原理

template<class ForwardIt, class Generator>
constexpr void generate(ForwardIt first, ForwardIt last, Generator g);

template<class OutputIt, class Size, class Generator>
constexpr OutputIt generate_n(OutputIt first, Size count, Generator g);

• 迭代器要求：generate 需要 ForwardIterator；generate_n 需要 OutputIterator。
• 复杂度：恰好 \( n \) 次函数调用和赋值。
• 返回值：generate 返回 void；generate_n 返回最后一个被赋值元素之后的位置。

函数对象 g 按值传递，每次调用后其状态（如果有）会被保留。

3. 用法

(1) 基本用法

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

int main()
{
    // 用递增计数器填充
    int n = 0;
    std::vector<int> v(5);
    std::generate(v.begin(), v.end(), [&n] { return n++; });
    // v = {0,1,2,3,4}

    // 用随机数填充
    std::mt19937 gen(std::random_device{}());
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 100);
    std::vector<int> r(5);
    std::generate(r.begin(), r.end(), [&] { return dist(gen); });

    // generate_n 配合 back_inserter
    std::vector<int> v2;
    std::generate_n(std::back_inserter(v2), 3, [&n] { return n++; });
    // v2 = {5,6,7}
}

(2) 谓词与投影

generate 接受的是生成器（无参可调用对象），没有谓词或投影参数。

(3) 执行策略

generate 和 generate_n 支持 C++17 执行策略：

#include <execution>

std::generate(std::execution::par, v.begin(), v.end(), [&] { return dist(gen); });

警告：并行执行时生成器的调用顺序不确定，如果生成器依赖共享状态（如上例的 n++），会产生数据竞争。并行版本要求生成器是线程安全的。

4. 注意事项

• 生成器按值传递：需要修改外部变量时用引用捕获。
• 并行下的状态问题：依赖内部状态的生成器（如计数器）在并行下不安全。
• generate_n 的 count 非负。
• iota 更适合递增序列：如果只是要 0,1,2,…，用 std::iota 更简洁。
• C++26 的 ranges::generate_random：专门用于用随机数生成器填充范围，比 generate 配合 lambda 更高效。

5. 相关算法

• fill / fill_n：用固定值填充
• iota：用递增序列填充
• for_each：遍历但不赋值
• transform：基于已有元素变换