ranges

std::ranges 是 C++20 的重磅特性——它重新定义了 STL 算法的调用方式：不再传 begin() 和 end() 迭代器对，而是直接传容器；算法可以通过 | 管道符串联，读写顺序从左到右。

头文件与核心概念

#include <algorithm>  // 原有算法获得 ranges 版本
#include <ranges>     // 视图适配器（filter, transform 等）

核心变化：

// C++17 风格：begin/end 对
std::sort(vec.begin(), vec.end());
auto it = std::find_if(vec.begin(), vec.end(), pred);

// C++20 ranges 风格：直传容器
std::ranges::sort(vec);
auto it = std::ranges::find_if(vec, pred);

管道式组合（最核心的变革）

视图（views）通过 | 串联，形成惰性求值的管道：

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>

int main() {
    namespace views = std::views;

    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    auto result = v
        | views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; })  // 取偶数
        | views::transform([](int x) { return x * x; })     // 平方
        | views::take(3);                                    // 取前 3 个

    for (int x : result) {
        std::cout << x << ' ';  // 4 16 36
    }

    return 0;
}

管道从左到右读：从 v 出发 → 过滤偶数 → 平方 → 取前三个。整个过程惰性求值——元素只在迭代时才被计算。

常用视图

视图	作用
views::filter(pred)	过滤
views::transform(fn)	映射转换
views::take(n)	取前 n 个
views::drop(n)	跳过前 n 个
views::reverse	逆序
views::keys / views::values	map 的键/值视图
views::iota(start, end)	整数序列
views::split(delim)	按分隔符切分
views::join	展平嵌套
views::common	转为 common_range（兼容旧代码）

投影（Projection）

ranges 算法支持投影参数，在对元素操作前先做一次转换：

#include <algorithm>
#include <ranges>
#include <vector>

struct User {
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    std::vector<User> users = {{"Bob", 25}, {"Alice", 30}, {"Cathy", 20}};

    // 按 age 排序，投影告诉 sort 从每个元素提取 age
    std::ranges::sort(users, {}, &User::age);
    // users 现在按 age 升序排列

    return 0;
}

{} 是默认比较器，&User::age 是投影——这种模式在 ranges 算法中广泛使用。

使用注意

1. 视图是惰性的，修改源容器后视图反映最新数据（filter 等除外）。
2. filter_view 不可随机访问，传回旧算法时会受限。
3. 管道链不要写得太长——和 LINQ 一样，适度即可。
4. ranges:: 版本的算法在 <algorithm> 头文件，views:: 在 <ranges> 头文件。

小结

std::ranges 是 C++20 对 STL 算法的重新发明。管道语法让数据流处理更可读，投影让自定义比较更简洁。在 C++20 项目中，优先使用 std::ranges:: 版本的算法。