std::ranges::merge，std::ranges::merge_result

定义在头文件 `<algorithm>` 中
调用签名
template< std::input_iterator I1, std::sentinel_for<I1> S1, std::input_iterator I2, std::sentinel_for<I2> S2, std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less, class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity > requires std::mergeable<I1, I2, O, Comp, Proj1, Proj2> constexpr merge_result<I1, I2, O> merge( I1 first1, S1 last1, I2 first2, S2 last2, O result, Comp comp = {}, Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} );	(1)	(自 C++20 起)
template< ranges::input_range R1, ranges::input_range R2, std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less, class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity > requires std::mergeable<ranges::iterator_t<R1>, ranges::iterator_t<R2>, O, Comp, Proj1, Proj2> constexpr merge_result<ranges::borrowed_iterator_t<R1>, ranges::borrowed_iterator_t<R2>, O> merge( R1&& r1, R2&& r2, O result, Comp comp = {}, Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {} );	(2)	(自 C++20 起)
辅助类型
template< class I1, class I2, class O > using merge_result = ranges::in_in_out_result<I1, I2, O>;	(3)	(自 C++20 起)

将两个已排序范围 [[first1, last1) 和 [first2, last2) 合并为一个以 result 开头的已排序范围。

如果对于任何指向序列的迭代器 it 和任何非负整数 n，使得 it + n 是一个指向序列中元素的有效迭代器，则称该序列关于比较器 comp 是排序的，std::invoke(comp, std::invoke(proj2, *(it + n)), std::invoke(proj1, *it))) 评估结果为 false。

1) 元素使用给定的二元比较函数 comp 进行比较。

2) 与 (1) 相同，但使用 r1 作为第一个范围，r2 作为第二个范围，就像使用 ranges::begin(r1) 作为 first1，ranges::end(r1) 作为 last1，ranges::begin(r2) 作为 first2，ranges::end(r2) 作为 last2。

如果目标范围与任何一个输入范围重叠，则行为未定义（输入范围可能相互重叠）。

此合并函数是稳定的，这意味着对于原始两个范围中的等效元素，第一个范围中的元素（保持其原始顺序）先于第二个范围中的元素（保持其原始顺序）。

此页面上描述的类函数实体是niebloid，也就是说

在调用任何一个时，不能指定显式模板参数列表。
它们都不对依赖于参数的查找可见。
当通过正常无限定查找找到任何一个作为函数调用运算符左侧的名称时，依赖于参数的查找将被抑制。

实际上，它们可能被实现为函数对象，或者使用特殊的编译器扩展。

[edit] 参数

first1, last1	-	第一个输入排序范围
first2, last2	-	第二个输入排序范围
result	-	输出范围的开头
comp	-	要应用于投影元素的比较
proj1	-	要应用于第一个范围中元素的投影
proj2	-	要应用于第二个范围中元素的投影

[edit] 返回值

{last1, last2, result_last}，其中 result_last 是构造范围的末尾。

[edit] 复杂度

最多进行 N − 1 次比较和每个投影的应用，其中 N = ranges::distance(first1, last1) + ranges::distance(first2, last12)。

[edit] 注释

此算法执行与 ranges::set_union 相似的任务。两者都使用两个排序的输入范围，并生成一个包含两个输入中元素的排序输出。这两个算法之间的区别在于处理来自两个输入范围的比较相等的值的处理方式（参见有关 LessThanComparable 的注释）。如果任何等效值在第一个范围内出现 n 次，在第二个范围内出现 m 次，ranges::merge 将输出所有 n + m 个出现，而 ranges::set_union 只会输出 max(n, m) 个。因此，ranges::merge 恰好输出 N 个值，而 ranges::set_union 可能产生更少的值。

[edit] 可能的实现

struct merge_fn
{
    template<std::input_iterator I1, std::sentinel_for<I1> S1,
             std::input_iterator I2, std::sentinel_for<I2> S2,
             std::weakly_incrementable O, class Comp = ranges::less,
             class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity>
    requires std::mergeable<I1, I2, O, Comp, Proj1, Proj2>
    constexpr ranges::merge_result<I1, I2, O>
        operator()(I1 first1, S1 last1, I2 first2, S2 last2, O result, Comp comp = {},
                   Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {}) const
    {
        for (; !(first1 == last1 or first2 == last2); ++result)
        {
            if (std::invoke(comp, std::invoke(proj2, *first2), std::invoke(proj1, *first1)))
                *result = *first2, ++first2;
            else
                *result = *first1, ++first1;
        }
        auto ret1{ranges::copy(std::move(first1), std::move(last1), std::move(result))};
        auto ret2{ranges::copy(std::move(first2), std::move(last2), std::move(ret1.out))};
        return {std::move(ret1.in), std::move(ret2.in), std::move(ret2.out)};
    }
 
    template<ranges::input_range R1, ranges::input_range R2, std::weakly_incrementable O,
             class Comp = ranges::less,
             class Proj1 = std::identity, class Proj2 = std::identity>
    requires std::mergeable<ranges::iterator_t<R1>, ranges::iterator_t<R2>,
                            O, Comp, Proj1, Proj2>
    constexpr ranges::merge_result<ranges::borrowed_iterator_t<R1>,
                                   ranges::borrowed_iterator_t<R2>, O>
        operator()(R1&& r1, R2&& r2, O result, Comp comp = {},
                   Proj1 proj1 = {}, Proj2 proj2 = {}) const
    {
        return (*this)(ranges::begin(r1), ranges::end(r1),
                       ranges::begin(r2), ranges::end(r2),
                       std::move(result), std::move(comp),
                       std::move(proj1), std::move(proj2));
    }
};
 
inline constexpr merge_fn merge {};

[edit] 示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
 
void print(const auto& in1, const auto& in2, auto first, auto last)
{
    std::cout << "{ ";
    for (const auto& e : in1)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << "} +\n{ ";
    for (const auto& e : in2)
        std::cout << e << ' ';
    std::cout << "} =\n{ ";
    while (!(first == last))
        std::cout << *first++ << ' ';
    std::cout << "}\n\n";
}
 
int main()
{
    std::vector<int> in1, in2, out;
 
    in1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    in2 = {3, 4, 5, 6, 7};
    out.resize(in1.size() + in2.size());
    const auto ret = std::ranges::merge(in1, in2, out.begin());
    print(in1, in2, out.begin(), ret.out);
 
    in1 = {1, 2, 3, 4, 5, 5, 5};
    in2 = {3, 4, 5, 6, 7};
    out.clear();
    out.reserve(in1.size() + in2.size());
    std::ranges::merge(in1, in2, std::back_inserter(out));
    print(in1, in2, out.cbegin(), out.cend());
}

输出

{ 1 2 3 4 5 } +
{ 3 4 5 6 7 } =
{ 1 2 3 3 4 4 5 5 6 7 }
 
{ 1 2 3 4 5 5 5 } +
{ 3 4 5 6 7 } =
{ 1 2 3 3 4 4 5 5 5 5 6 7 }

[edit] 参见

ranges::inplace_merge (C++20)	就地合并两个有序范围 (niebloid)[edit]
ranges::is_sorted (C++20)	检查范围是否按升序排序 (niebloid)[edit]
ranges::set_union (C++20)	计算两个集合的并集 (niebloid)[edit]
ranges::sort (C++20)	将范围按升序排序 (niebloid)[edit]
ranges::stable_sort (C++20)	排序范围内的元素，同时保留相等元素之间的顺序 (niebloid)[edit]
merge	合并两个排序范围 (函数模板) [edit]

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