「C/C++」C++20 之 #include<ranges> 范围
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目录
- 一、背景和目的
- 二、主要组件
- 三、关键概念
- 四、使用示例
- 五、总结
C++20中的<ranges>
是C++标准库的一个新特性,它引入了一系列与范围(Ranges)相关的功能和概念,旨在提供一种更现代、高效和表现力强的方式来处理序列数据。以下是对C++20中<ranges>
的详细介绍:
一、背景和目的
在C++20之前,处理序列数据通常依赖于迭代器和手动循环操作,这不仅使代码变得复杂,还容易出错。<ranges>
的引入旨在解决这些问题,提供一种更简洁、更易读、更安全且更高效的方式来操作数据序列。
二、主要组件
-
范围(Ranges):
- 范围是一种统一的序列表示形式,它可以是一个数组、容器(如
std::vector
、std::list
等)、字符串、文件流等一切能够返回一系列元素的数据源。 - 范围通过定义一系列标准要求,规定了怎样的对象可被视为一个范围。这些标准包括提供开始迭代器和结束标记等。
- 范围是一种统一的序列表示形式,它可以是一个数组、容器(如
-
视图(Views):
- 视图是范围的一种特殊形式,它提供了一种对数据的“视图”,而不实际拥有数据。
- 视图是惰性求值的,即操作直到真正需要结果时才会执行,这有助于提升效率。
- C++20提供了多种内置视图,如
std::views::filter
(过滤)、std::views::transform
(变换)、std::views::take
(取前N个元素)、std::views::drop
(跳过前N个元素)等。
-
范围友好算法(Range-Algorithms):
- 对传统STL库的算法进行了升级和扩展,使其可以直接作用于范围对象,并能充分利用视图的特性。
- 范围算法提供了丰富的功能,包括排序、查找、变换、筛选、分组等。
-
辅助工具:
- 一些工具函数,使得对范围的操作更为便捷。
三、关键概念
-
范围概念(Range Concept):
- 范围概念是C++20中引入的一个核心特性,它描述了一组行为特征,而不用关心具体的类型。
- 符合范围概念的对象都可以被当作范围对象来处理。
-
借用范围(Borrowed Range):
- 借用范围是指不会因为迭代而被消耗的数据序列,例如引用原始数据的视图或者引用类型的容器。
- 借用范围生命周期结束后,其迭代器仍然有效。
四、使用示例
以下是一些使用<ranges>
的示例代码:
- 基本范围操作:
#include <vector>
#include <ranges>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用范围for循环for (int n : numbers) {std::cout << n << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}
- 使用视图过滤和变换:
#include <vector>
#include <ranges>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用视图过滤偶数auto even_numbers = numbers | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; });// 使用视图变换auto squared_numbers = even_numbers | std::views::transform([](int n) { return n * n; });for (int n : squared_numbers) {std::cout << n << " "; // 输出: 4 16}std::cout << std::endl;return 0;
}
- 使用范围算法排序和查找:
#include <vector>
#include <ranges>
#include <algorithm>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> numbers = {5, 3, 1, 4, 2};// 使用范围算法排序std::ranges::sort(numbers);// 使用范围算法查找auto it = std::ranges::find(numbers, 3);if (it != numbers.end()) {std::cout << "Found: " << *it << std::endl; // 输出: Found: 3}return 0;
}
五、总结
C++20中的<ranges>
通过引入范围和视图的概念,不仅丰富了STL的功能,还引领了更现代、高效、表现力强的编程实践。它鼓励开发者采用更函数式和声明式的编程风格,同时保持了与传统STL的兼容。随着C++20的广泛应用,<ranges>
将成为现代C++编程的重要工具。