std::for_each_n

std::for_each_n 对范围起始处的前 \( N \) 个元素依次调用一元函数对象 f，并返回指向第 \( N \) 个元素之后位置的迭代器。

它是 for_each 的「限定数量」版本，适用于只处理序列开头一部分元素的场景。

1. 引入

#include <algorithm>

2. 原理

template<class InputIt, class Size, class UnaryFunction>
constexpr InputIt for_each_n(InputIt first, Size n, UnaryFunction f);
// C++11~C++17 返回 void，C++17 起返回 InputIt

• 迭代器要求：InputIterator。
• 复杂度：恰好 \( n \) 次函数调用。
• 返回值：C++17 起返回 first + n，即最后一个被处理元素的下一个位置。C++11/14 中返回 void。

ranges::for_each_n 返回 ranges::in_fun_result，同时携带末尾迭代器和函数对象。

3. 用法

(1) 基本用法

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

int main()
{
    std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5};

    // 只处理前 3 个元素
    auto it = std::for_each_n(v.begin(), 3, [](int x) {
        std::cout << x << ' ';   // 输出: 1 2 3
    });
    std::cout << '\n';

    std::cout << *it;   // 输出: 4（第 3 个元素之后的位置）
}

(2) 谓词与投影

和 for_each 一样，for_each_n 接受一元可调用对象，没有谓词概念。ranges::for_each_n 支持投影：

struct Person { std::string name; int age; };
std::vector<Person> people{{"Alice", 30}, {"Bob", 25}, {"Carol", 35}};

std::ranges::for_each_n(people.begin(), 2,
                        [](int age) { std::cout << age << ' '; },
                        &Person::age);   // 输出: 30 25

(3) 执行策略

与 for_each 一样，for_each_n 也不要求元素类型可平凡复制，可以安全地并行使用：

#include <execution>

std::for_each_n(std::execution::par, v.begin(), 3, [](int& x) { x *= 2; });

4. 注意事项

• n 必须非负：如果 n < 0，行为未定义。
• 范围必须足够长：调用者需自行保证 [first, first + n) 是有效范围，否则越界。
• C++17 前无返回值：如果需要在 C++11/14 中获取结束位置，需自行计算 std::next(first, n)。
• 函数对象按值传递，需要修改外部变量时用引用捕获或 std::ref。

5. 相关算法

• for_each：处理整个范围
• copy_n：复制前 \( N \) 个元素
• fill_n：给前 \( N \) 个元素赋值
• generate_n：用函数返回值填充前 \( N \) 个元素