std::transform_reduce

C++17 引入的 std::transform_reduce 先对元素应用变换，再进行归约。它相当于 transform + reduce 的组合，支持并行。

1. 引入

#include <numeric>

2. 原理

// 一元版本：变换后归约
template<class InputIt, class T, class BinaryOp, class UnaryOp>
constexpr T transform_reduce(InputIt first, InputIt last, T init,
                             BinaryOp reduce, UnaryOp transform);

// 二元版本：两个范围先做变换，再归约（相当于广义内积）
template<class InputIt1, class InputIt2, class T>
constexpr T transform_reduce(InputIt1 first1, InputIt1 last1, InputIt2 first2, T init);

• 迭代器要求：InputIterator（并行版本需要 ForwardIterator）。
• 复杂度：\( O(n) \) 次变换和归约调用。
• 返回值：归约结果。

二元版本等价于 inner_product，但允许乱序，因此可以并行。

3. 用法

(1) 基本用法

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>

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

    // 先平方再求和：1+4+9+16 = 30
    int sumSq = std::transform_reduce(v.begin(), v.end(), 0,
                                      std::plus<>{},
                                      [](int x) { return x * x; });
    std::cout << sumSq << '\n';   // 30

    // 二元版本：内积
    std::vector<int> a{1, 2, 3}, b{4, 5, 6};
    int dot = std::transform_reduce(a.begin(), a.end(), b.begin(), 0);
    std::cout << dot << '\n';   // 32

    // 统计偶数个数（把条件映射为 0/1）
    int evens = std::transform_reduce(v.begin(), v.end(), 0, std::plus<>{},
                                      [](int x) { return x % 2 == 0 ? 1 : 0; });
    std::cout << evens << '\n';   // 2
}

(2) 谓词与投影

transform_reduce 接受变换和归约两个可调用对象，没有投影参数。

(3) 执行策略

支持 C++17 执行策略，这是它相对 inner_product 的主要优势：

#include <execution>

int sumSq = std::transform_reduce(std::execution::par,
                                  v.begin(), v.end(), 0,
                                  std::plus<>{},
                                  [](int x) { return x * x; });

4. 注意事项

• 归约操作必须满足交换律和结合律（并行时）。
• 二元版本的第二个范围必须足够长。
• 初始值类型决定返回类型。
• 可替代 count_if 的并行版本：如上面统计偶数的例子。
• C++20 起 ranges:: 版本：目前还没有 ranges::transform_reduce。

5. 相关算法

• reduce：不带变换的归约
• inner_product：顺序版本的内积
• transform_scan：先变换再扫描
• transform：只做变换
• count / count_if：统计数量