展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > C++20 Ranges库详解与入门教程

C++20 Ranges库详解与入门教程

std::ranges是C++20对标准算法的现代化重设计,提供范围重载、惰性视图和概念约束;支持直接传容器、链式视图组合(如filter|transform)、零拷贝计算,并要求C++20编译支持。

本文目录

    std::ranges是C++20对标准算法的现代化重设计,提供范围重载、惰性视图和概念约束;支持直接传容器、链式视图组合(如filter|transform)、零拷贝计算,并要求C++20编译支持。

    c++20 Ranges库入门教程_c++ std::ranges用法与视图详解【新特性】

    std::ranges 是 C++20 引入的核心新特性之一,它把算法、迭代器和容器的交互方式彻底重构为更安全、更组合化、更易读的形式。它不是“另一个算法库”,而是对 的现代化重设计——所有标准算法现在都有了范围(range)重载,支持直接传入容器或视图,无需手动写 begin()/end();同时引入了惰性求值的 views(视图),可链式组合、零拷贝、不产生中间容器。

    ranges 算法:告别 begin/end,直接操作容器

    传统写法要显式传入迭代器对:

    std::vector v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::sort(v.begin(), v.end(), std::greater{});
    

    ranges 版本直接传容器或任意 range:

    std::ranges::sort(v, std::greater{}); // ✅ 自动推导 begin/end
    std::ranges::reverse(v);               // ✅ 更简洁
    std::ranges::find(v, 3);             // 返回的是 iterator,但类型更精确(sized_iterator 等)
    

    关键点:

    • 所有 std::algorithm 中的算法在 std::ranges 命名空间下都有对应重载;
    • 支持任何满足 range 概念的对象(包括数组、vector、string、initializer_list,甚至 C 风格字符串指针 + 长度);
    • 多数算法返回 std::ranges::subrange 或更语义化的迭代器类型,配合结构化绑定更清晰;
    • 部分算法有“稳定”、“投影”等增强重载,比如 std::ranges::sort(v, {}, &Person::age)。

    views:惰性、可组合、零分配的视图管道

    views 不是容器,也不保存数据,只是“描述如何查看数据”的轻量对象。创建开销极小,组合时不做实际计算,直到你遍历它。

    最常用的方式是用管道操作符 | 链式调用:

    auto even_squares = v 
      | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; })
      | std::views::transform([](int x) { return x * x; });
    // 此时 nothing is computed
    for (int x : even_squares) { /* 4, 16 */ } // ✅ 此时才逐个计算
    

    常用内置 views:

    • std::views::filter(pred):筛选满足条件的元素;
    • std::views::transform(fn):对每个元素做映射;
    • std::views::take(n) / std::views::drop(n):取前 n 个 / 跳过前 n 个;
    • std::views::join:展平嵌套 range(如 vector>);
    • std::views::iota(start, end):生成整数序列(类似 Python 的 range);
    • std::views::keys / std::views::values:提取 map 的键或值。

    注意:views 是 const-friendly 且可复制的;多次遍历同一 view 可能触发重复计算(除非底层 range 支持随机访问且 view 是纯函数式)。

    range 概念与自定义 range 入门

    C++20 用 concept 精确定义了什么是 range:

    • std::ranges::range:T 有 begin() 和 end(),返回兼容的迭代器;
    • std::ranges::view:range + 移动代价为 O(1)(即轻量);
    • std::ranges::sized_range:支持 size() 且为 O(1);
    • std::ranges::random_access_range:支持 operator[] 和随机跳转。

    你可以轻松让自定义类型支持 ranges:

    struct IntRange {
      int from_, to_;
      struct iter {
        int val;
        int operator*() const { return val; }
        iter& operator++() { ++val; return *this; }
        bool operator!=(const iter& other) const { return val != other.val; }
      };
      iter begin() const { return {from_}; }
      iter end() const { return {to_}; }
    };
    // 现在可以直接用:for (int x : IntRange{0, 3}) { ... }
    // 也能参与 views:IntRange{0,10} | views::filter(...);
    

    实用建议与避坑提示

    刚上手容易踩的几个点:

    • 别混用老式迭代器和 ranges 算法:例如 std::ranges::sort(it1, it2) 是错的,必须传 range;
    • views 默认不可存储(尤其 lambda 捕获):若需保存,用 auto 或显式模板(std::ranges::filter_view 等);
    • 某些 views(如 filter)不满足 sized_range,调 size() 会编译失败;
    • 调试时无法直接打印 view —— 它不是容器,需转成 vector 或用 range-for 查看;
    • 编译需开启 C++20(-std=c++20),GCC 10+/Clang 13+/MSVC 19.30+ 支持较完整。

    基本上就这些。ranges 不是炫技,而是让 C++ 容器操作回归“所见即所得”:写得像描述逻辑,运行得像手工优化。从今天起,少写 begin/end,多用 | 管道,你会慢慢觉得以前的写法有点笨重。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirServer Windows版
    AirServer Windows版

    AirServer Windows版可把电脑变成AirPlay、Google Cast和Miracast无线投屏接收端,适合会议演示、课堂教学及家庭大屏分享。发送设备通常无需另装客户端,并可同时接收和智能排列多个镜像会话。