在C++20中，ranges库是标准库的一次重大升级，它让容器和算法之间的交互更安全、更直观、更具表达力。相比传统的STL算法（如std::sort、std::find等），ranges提供了更简洁的语法、惰性求值以及对视图（views）的支持，避免了不必要的数据拷贝。
什么是Ranges？
简单来说，ranges是对一组元素的抽象——可以是一个数组、vector、string，甚至是生成的数据流。C++20的ranges库将“范围”作为一等公民，支持直接在范围上操作，无需显式传入begin()和end()迭代器。
核心组件包括：
- Range概念：任何拥有begin()和end()的对象都可以视为range。
- Views：轻量、非拥有的范围适配器，支持链式调用且惰性求值。
- Range算法：如std::ranges::sort、std::ranges::find等，可以直接接受range对象。
基础使用：简化算法调用
传统STL写法需要传递两个迭代器：
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std::vectorstd::sort(vec.begin(), vec.end());
使用ranges后，可以直接传整个容器：
std::ranges::sort(vec);代码更简洁，也更难出错。其他常见算法如find、reverse、copy等都有对应的ranges版本。
使用views进行链式数据处理
views是ranges库最强大的特性之一。它们不持有数据，只提供对原始数据的视图，并支持组合操作。
例如：从一个整数vector中筛选偶数，平方后取出前3个：
#include
#include iostream>
int main() {
std::vector
auto result =
nums
| std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })
| std::views::transform([](int n) { return n * n; })
| std::views::take(3);
for (int x : result) {
std::cout
}
// 输出: 4 16 36
}
说明：
- 管道操作符 |：使操作链清晰易读，类似函数式编程风格。
- filter：保留满足条件的元素。
- transform：对每个元素应用函数。
- take(3)：只取前3个元素，惰性求值，不会处理后续数据。
这些views不会创建新容器，只是定义了一个“计算规则”，遍历时才真正执行。
常用views示例
除了上面提到的，还有几个实用的view：
- std::views::drop(n)：跳过前n个元素。
- std::views::reverse：逆序访问。
- std::views::iota(start, end)：生成递增序列（类似Python的range）。
- std::views::keys / values：用于map类容器的键或值视图。
例子：生成1到5，反转并加10
auto pipeline =std::views::iota(1, 6)
| std::views::reverse
| std::views::transform([](int x) { return x + 10; });
for (int n : pipeline) {
std::cout
}
// 输出: 15 14 13 12 11
注意事项与限制
虽然ranges强大，但也有一些使用时需注意的地方：
- 编译器支持：确保使用支持C++20的编译器（如GCC 10+、Clang 13+、MSVC 19.29+）并开启-std=c++20。
- 性能理解：views是惰性的，但如果链太长或逻辑复杂，调试可能不如传统循环直观。
- 生命周期问题：view不拥有数据，原容器销毁后，view不可用。
- 不能所有情况都用views：若需要存储结果，仍需用std::vector或其他容器保存。
例如，要保存结果：
auto processed = nums | std::views::filter(...);std::vector
基本上就这些。C++20的ranges让代码更清晰、更安全，尤其适合数据转换和过滤场景。掌握它，能让现代C++编程更高效。
