C++—range c++rangeview

C++20 引入了 range 来简化对元素序列的处理（可以省略掉许多的循环遍历）。
1. range 和 view range
range concept 通过提供一个迭代器以及一个哨兵来表示一个元素范围，以允许对某个类型进行遍历。

templateconcept range = requires(T& t) { ranges::begin(t); ranges::end(t); };

【C++—range】如，vector 就是一个 range:

std::vector vec{ 1, 2, 3 }; auto it1 = std::ranges::begin(vec); auto it2 = std::ranges::end(vec);

view
view 是一个 range，且具有常数时间复杂度的的拷贝、移动和赋值操作（如，直接操作一对迭代器、或使用生成器来按需生成元素）。

template concept view = ranges::range && std::movable && ranges::enable_view; templateinline constexpr bool enable_view = std::derived_from || /*is-derived-from-view-interface*/;

如，可通过 iota 来创建一个 view，类似于 Python 中的 range:

auto v1 = std::views::iota(1); // [1, +inf) auto v2 = std::views::iota(1, 10); // [1, 10)for (int i : v2) { std::cout << i << ' '; }

2. 范围工厂会创建一个 view。
iota：创建一个不断递增的元素序列，可以是有界的，也可以是无界的。

#include #include int main() { auto v1 = std::views::iota(10); // [10, +inf) auto v2 = std::views::iota(1, 10); // [1, 10)for (int i = 0; i < 10; i++) { std::cout << v1[i] << ' '; } std::cout << '\n'; for (int i : v2) { std::cout << i << ' '; } }

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9

istream_view：对某个输入流不断地应用 operator >>，从而获得一系列的元素。

#include #include #include int main() { std::istringstream nums("1.1 2.2 3.3\t4.4\n5.5"); auto v = std::ranges::istream_view(nums); for (float f : v) { std::cout << f << ", "; } }

1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5,

3. 范围适配器接受一个 range，对其执行某些操作后，返回结果 view。
counted：从指定位置开始获取 n 个元素。

std::vector vec{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }; for (int i : std::views::counted(vec.begin() + 1, 3)) { std::cout << i << ' '; }

2 3 4

drop：丢弃 range 中的前 n 个元素。

int nums[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; for (int i : std::views::drop(nums, 3)) { std::cout << i << ' '; }

3 4 5 6

elements：获取第 n 列元素。
注：view 中的元素需要是 tuple-like 的。

std::vector> vecs { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}, }; for (int i : std::views::elements<1>(vecs)) { std::cout << i << ' '; }

2 5 8

filter：对 range 进行过滤，只保留符合条件的元素。

int nums[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 }; auto even = [](int i) { return i % 2 == 0; }; for (int i : std::views::filter(nums, even)) { std::cout << i << ' '; }

0 2 4

join：合并多个 range。

std::vector vec1{ 1, 2, 3 }; std::vector vec2{ 4, 5, 6 }; std::vector> vecs{vec1, vec2}; for (int i : std::views::join(vecs)) { std::cout << i << ' '; }

1 2 3 4 5 6

reverse：反转 range 中的元素。

const int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }; for (int i : std::views::reverse(a)) { std::cout << i << ' '; }

7 6 5 4 3 2 1

split：按指定的元素分割 range。

std::vector vec{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }; for (const auto& v : std::views::split(vec, 4)) { for (int i : v) { std::cout << i << ' '; } std::cout << '\n'; }

1 2 3 5 6 7

take：获取 range 中的前 n 个元素。

int nums[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 }; for (int i : std::views::take(nums, 3)) { std::cout << i << ' '; }

0 1 2

transform：对 range 中的每个元素执行指定的转换操作，转换操作的返回值就是结果 view 中的元素。

int nums[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 }; auto square = [](int i) { return i * i; }; for (int i : std::views::transform(nums, square)) { std::cout << i << ' '; }

0 1 4 9 16 25

4. 管道运算符如果 C 是一个范围适配器闭包对象，R 是一个可以转换为 view 的 range，则 C(R) 等价于 R | C。
范围适配器闭包对象包括：一元范围适配器（只接受一个参数）、绑定了余下参数的多元范围适配器（只留下第一个参数未指定）和 R | C 的返回值。

int nums[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 }; auto even = [](int i) { return i % 2 == 0; }; auto square = [](int i) { return i * i; }; // 先过滤，然后对过滤得到的元素求平方 for (int i : nums | std::views::filter(even) | std::views::transform(square)) { std::cout << i << ' '; }