Modern C++ for Robotics 13. std::replace

std::replace_if()

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

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::replace_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x % 2 == 0; }, 0);

    // Output: 1 0 3 0 5
    for (auto i : v) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

std::remove_if와 마찬가지로, std::replace_if도 뭔가 이상치/유효하지 않은 요소를 다룰 때 많이 사용된다. 하지만 std::remove_if는 유효하지 않은 값을 컨테이너에서 제거하는 것이 목적이어서 요소의 수가 유동적이어도 될 때 사용하는 반면, std::replace_if는 컨테이너를 변경하지 않고 유효하지 않은 값들을 초기화하거나 더미 데이터로 교체할 때 주로 사용된다.

로보틱스에서 활용 사례

만약 LiDAR sensor의 datasheet에서 매 0.1초마다 1,000개의 point가 측정값으로 주어진다고 되어있는데,
내 멋대로 유효하지 않은 점들을 std::remove_if로 제거한 채로 950개만 제공해도 괜찮을까? 당연히 그렇지 않다.

그렇기 때문에, 아래 코드에서 볼 수 있듯이 gazebo ros pkgs 상에서 laser scan의 값을 range에 따라 invalid한 값들에 각각 -INF와 INF를 대입하는 것을 볼 수 있다:

std::replace_if(laser_msg.ranges.begin(), laser_msg.ranges.end(),
  std::bind2nd(std::less_equal<float>(), laser_msg.range_min),
  -std::numeric_limits<float>::infinity());
std::replace_if(laser_msg.ranges.begin(), laser_msg.ranges.end(),
  std::bind2nd(std::greater_equal<float>(), laser_msg.range_max),
  std::numeric_limits<float>::infinity());

이를 통해 laser_msg의 요소 전체의 크기는 건드리지 않는 채로 유효하지 않은 값들을 처리할 수 있다. 위에서 std::bind2nd는 두 개의 인자를 받는 함수 객체를 하나의 인자를 받는 함수 객체로 변환하는 어댑터로서, 쉽게 풀어써보자면 다음과 같은 역할을 하고 있다:

// In case of std::bind2nd(std::less_equal<float>(), laser_msg.range_min),
bool less_equal(float first, float second) {
    return first < second;
}
// where second <- laser_msg.range_min


// In case of std::bind2nd(std::greater_equal<float>(), laser_msg.range_max)
bool greater_equal(float first, float second) {
    return first > second;
}
// where second <- laser_msg.range_max

P.S. 찾아보니 std::bind2nd는 C++11 이후로 더 이상 사용되지 않으며, C++17에서는 공식적으로 제거되었다고 한다. 그래서 향후에는 std::bind를 써야된다고 한다. std::bind를 사용하면 아래와 같이 표현할 수 있다:

std::replace_if(laser_msg.ranges.begin(), laser_msg.ranges.end(),
    std::bind(std::less_equal<float>(), std::placeholders::_1, laser_msg.range_min),
    -std::numeric_limits<float>::infinity());
std::replace_if(laser_msg.ranges.begin(), laser_msg.ranges.end(),
    std::bind(std::greater_equal<float>(), std::placeholders::_1, laser_msg.range_max),
    std::numeric_limits<float>::infinity());

즉, 위에서 first 인자가 함수 입력으로 들어가게 되는게 비직관적이다보니 std::placeholders::_1를 통해 laser_msg.ranges의 요소 값이 첫 번째 인자로 반영되는 것을 명시적으로 보여주고자 한 의도인 것 같다.

Robotics 연구자/개발자를 위한 Modern C++ 시리즈입니다. 사용된 코드들은 여기에서 확인할 수 있습니다.

Modern C++ for Robotics 13. std::replace_if() 쉬운 설명

Easy Explanation & Examples of Conditional Algorithms

std::replace_if()

로보틱스에서 활용 사례