c++20中的范围（Ranges）库入门_c++20新特性Ranges的用法与链式操作示例

C++20的Ranges库通过概念、视图和算法简化容器操作，支持直接对容器调用ranges::sort等算法，并利用views实现filter、transform等惰性求值的链式管道操作，提升代码可读性与安全性。

C++20 引入了 Ranges 库，这是标准库的一次重大升级，让处理容器和序列变得更加直观、安全和函数式。它允许你以声明式的方式操作数据集合，支持链式调用，无需手动管理迭代器，代码更简洁易读。

什么是 Ranges？

Ranges 是一组概念（concepts）、视图（views）和算法的集合，用于抽象“一系列可遍历的元素”。任何能用 begin() 和 end() 访问的对象（如 vector、array、string 等）都是一个 range。C++20 的 ranges::algorithm 会直接接受 range 对象，而不是原始迭代器。

使用范围算法（Ranges Algorithms）

传统 STL 算法需要传入 begin 和 end 迭代器：

std::vector<int> vec = {5, 3, 8, 1, 9};
std::sort(vec.begin(), vec.end());

使用 Ranges 版本，可以直接传整个容器：

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#include <algorithm>
#include <vector>
<p>std::vector<int> vec = {5, 3, 8, 1, 9};
std::ranges::sort(vec); // 更简洁</p>

其他常用算法也都有 ranges 版本：

• std::ranges::find
• std::ranges::count
• std::ranges::transform
• std::ranges::filter

视图（Views）与链式操作

最强大的部分是 views —— 它们是轻量、惰性求值的 range 适配器，可以组合成管道进行链式操作。

例如：从一个整数 vector 中筛选偶数，平方后输出前3个结果：

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#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>
<p>int main() {
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>auto result =
    numbers 
    | 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 << x << " "; // 输出: 4 16 36
}

}

说明：

• | 是管道操作符，表示数据流向
• filter 保留满足条件的元素
• transform 对每个元素做变换
• take(3) 只取前3个元素（惰性，不会多算）

这些 view 不拷贝数据，只生成新的逻辑视图，性能高。

常见 views 示例

• std::views::drop(2)：跳过前两个元素
• std::views::reverse：逆序访问
• std::views::keys / std::views::values：用于 map 类型
• std::views::iota(1, 10)：生成 1 到 9 的序列（左闭右开）

示例：生成并处理序列

auto seq = std::views::iota(1, 10)
           | std::views::filter([](int n){ return n % 3 == 0; });
<p>for (int x : seq) {
std::cout << x << " "; // 输出: 3 6 9
}</p>

基本上就这些。Ranges 让 C++ 的集合操作接近 Python 或 Rust 的表达力，写起来更自然，不易出错。只要编译器支持 C++20（如 GCC 10+、Clang 13+），就可以开始用了。

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