C++20的范围（Ranges）库如何使用？（简化算法操作）

日期：2025-12-22 00:00 / 作者：穿越時空

c++kquote>C++20 ranges库通过views、actions和algorithms实现直观、安全、可组合的范围操作：views惰性适配、actions就地修改、algorithms单参数调用，支持管道链式表达与零开销组合。

C++20 的 ranges 库让算法操作更直观、更安全、更组合化——不用再传迭代器对，直接对容器或视图操作，链式调用清晰自然。

用 ranges 替代传统算法调用

传统写法需手动传递 begin() 和 end()，容易出错且冗长：

// 传统方式：反转 vector 中满足条件的子序列（易错）
auto it1 = std::find_if(v.begin(), v.end(), pred);
auto it2 = std::find_if_not(it1, v.end(), pred);
std::reverse(it1, it2);

ranges 版本直接作用于范围，语义明确、无迭代器失效风险：

std::ranges::reverse(
std::ranges::subrange(
std::ranges::find_if(v, pred),
std::ranges::find_if_not(std::ranges::find_if(v, pred), pred)
)
);

更常用的是配合视图（views）链式表达：

aut

o result = v
| std::views::filter(pred)
| std::views::transform([](int x) { return x * 2; })
| std::views::take(5);

核心组件：views、actions、algorithms

views 是轻量、惰性求值的只读适配器，不拷贝数据，支持管道操作（|）：

std::views::filter：筛选满足谓词的元素
std::views::transform：对每个元素做映射
std::views::take/drop：取前 N 个或跳过前 N 个
std::views::join：展平嵌套范围（如 vector>）

actions 是就地修改原范围的操作（需左值），用法类似 views 但会改变数据：

std::ranges::sort(v) → 直接排序整个容器
v | std::views::filter(pred) | std::actions::sort → 先过滤再就地排序子序列（C++23 扩展，部分编译器已支持）

algorithms（如 std::ranges::find、std::ranges::count_if）接受单个范围参数，返回 iterator 或 bool 等，比传统算法更简洁安全。

常见实用技巧

避免复制，优先用 views：视图不拥有数据，组合多个 view 几乎零开销
用 std::ranges::to() 提取结果：auto evens = v | std::views::filter([](int x){return x%2==0;}) | std::ranges::to<:vector>();
自定义 view 需继承 std::ranges::view_interface，并实现 begin()/end()
注意 lifetime：视图引用原容器，确保原数据生命周期长于视图使用期

编译与兼容性提示

启用 C++20 并确认标准库支持（GCC 10.2+、Clang 13+、MSVC 19.30+）：

g++ -std=c++20 -O2 your_file.cpp

头文件只需（无需额外包含或，但部分 view 可能需等容器头）。

不复杂但容易忽略：ranges 是值语义 + 惰性计算的组合范式，习惯后代码更短、意图更清、错误更少。