C++中的std::exclusive_scan是什么？（如何计算前缀和）

std::exclusive_scan是c++17引入的并行前缀和算法，输出第i项为输入前i项（索引0至i-1）之和，默认首项为init值；而inclusive_scan包含当前项，首项等于输入首项。

std::exclusive_scan 是什么，和 inclusive 有什么区别

它就是 C++17 引入的并行前缀和算法之一，干的是“排除当前元素”的累加：输出第 i 个位置是输入中前 i 个元素（索引 0 到 i-1）的和。比如 {1,2,3,4} 的 exclusive scan 结果是 {0,1,3,6} —— 注意开头多了一个默认初始值（默认是 T{}，即 0 对于 int）。

对比 std::inclusive_scan：后者包含当前元素，结果是 {1,3,6,10}。别记混，exclusive 的 “ex” 就是 “exclude current” 的暗示。

• exclusive：每个输出 = 前面所有（不含自己），长度和输入相同，首项由 init 决定
• inclusive：每个输出 = 前面所有（含自己），首项 = 输入首项
• 两者都支持自定义二元操作（不只是加法），但默认是 std::plus()

怎么用 std::exclusive_scan（带 init 版本最常用）

最常写的其实是三参数 + 初始值的重载：std::exclusive_scan(first, last, d_first, init)。漏掉 init 会编译失败 —— 它没有无 init 的重载（这点和 inclusive_scan 不同，容易踩坑）。

示例：对 vector 求 exclusive 前缀和

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#include  #include  #include   std::vector v = {1,2,3,4}; std::vector out(v.size()); std::exclusive_scan(v.begin(), v.end(), out.begin(), 0);  // out == {0,1,3,6}

• out 必须至少和输入一样长；写入越界不会报错，但行为未定义
• init 类型必须能隐式转为目标迭代器的 value_type，否则编译失败（比如用 0LL 初始化 vector 通常没问题，但用 0.5 就不行）
• 如果想原地计算（输入输出重叠），必须确保 d_first 不在 [first, last) 范围内，否则结果未定义（不能像 std::partial_sum 那样安全原地）

为什么有时候结果和 partial_sum 不一样

因为 std::partial_sum 默认是 inclusive，且没有 init 参数；而 std::exclusive_scan 强制要 init，且默认不包含当前项。直接替换会出错。

• 想用 partial_sum 模拟 exclusive 效果？得手动偏移：先 push 一个 init，再对 v 调用 partial_sum，再 pop_back —— 不推荐，语义不清
• exclusive_scan 支持执行策略（如 std::execution::par），partial_sum 不支持；并发场景下前者才是标准正解
• 数值精度敏感时注意：exclusive_scan 的累加顺序不保证（尤其并行时），浮点数结果可能和顺序执行不一致

常见编译错误和运行时陷阱

最典型的是忘记传 init，报错类似：no matching function for call to 'exclusive_scan' —— 因为它真的没有两参数版本。

• 误写成 std::exclusive_scan(v.begin(), v.end(), out.begin()) → 编译失败
• 输出迭代器指向空间不足 → 写越界，静默崩溃或数据损坏（没 bounds check）
• 用 std::exclusive_scan 处理空 range：合法，输出首项就是 init，但如果你没分配空间，就会写到野指针
• 自定义二元操作时，要求满足「可交换+可结合」，否则并行执行结果不可预测（即使串行看起来对）

真正难的不是调用，是意识到它强制依赖 init、不支持原地、且和传统 partial_sum 的语义断层 —— 这些地方一不留神就卡住半小时。