c++20的Ranges如何简化算法调用_c++管道操作符与投影

C++20的Ranges库通过管道操作符|和投影简化算法调用，提升可读性：1. 可用views链式组合排序、去重、过滤等操作；2. 投影支持直接使用成员变量进行比较或转换，减少lambda冗余。

在C++20之前，标准库算法如 std::sort、std::find_if、std::transform 等通常需要传入迭代器对（begin, end），有时还要配合谓词或函数对象。代码结构容易变得分散，可读性较差。C++20 引入的 Ranges 库大幅改善了这一情况，通过范围（ranges）和管道操作符（|）让算法调用更直观，再结合投影（projection），可以进一步简化复杂类型的处理。

使用管道操作符串联算法

C++20 的 Ranges 支持将算法通过 管道操作符 | 串联起来，使数据流从左到右清晰表达，类似函数式编程风格。

例如，要对一个整数容器排序、去重，并筛选出偶数：

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

std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 2, 1, 9, 4, 6};

auto result = nums 
    | std::views::sort 
    | std::views::unique 
    | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; });

// result 现在包含：2, 4, 6, 8

这种写法避免了显式传递 begin() 和 end()，逻辑清晰，且支持惰性求值（view 不立即执行，只定义视图）。

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投影（Projection）简化复杂类型操作

当处理自定义类型时，很多算法需要访问成员变量或调用方法。C++20 允许在算法中使用 投影，即预先对元素进行转换，再将结果用于比较或判断。

例如，有一个学生结构体：

Midjourney

当前最火的AI绘图生成工具，可以根据文本提示生成华丽的视觉图片。

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struct Student {
    std::string name;
    int score;
};
std::vector<Student> students = {{"Alice", 85}, {"Bob", 72}, {"Charlie", 90}};

如果想按分数排序并取出名字，可以这样写：

auto names = students 
    | std::views::sort(&std::less{}, &Student::score)
    | std::views::keys(&Student::name);

其中 &Student::score 是投影，表示“先提取 score 成员，再用于排序”。第二个操作假设你有自定义的 keys view（实际中可用 transform 实现）：

auto names = students
    | std::views::sort(&std::less{}, &Student::score)
    | std::views::transform(&Student::name);

transform(&Student::name) 将每个 Student 映射为 name 字符串，最终得到有序的名字列表。

常见组合示例

以下是一些实用的 Ranges + 投影组合：

• 取出前 N 个高分学生的姓名：

auto top_names = students
    | std::views::sort(std::greater{}, &Student::score)
    | std::views::take(3)
    | std::views::transform(&Student::name);
  

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• 筛选出及格学生并按名字排序：

auto passed_sorted = students
    | std::views::filter([](const auto& s) { return s.score >= 60; })
    | std::views::sort(std::less{}, &Student::name);
  

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• 对字符串长度去重（保留不同长度的首个字符串）：

std::vector<std::string> words = {"hi", "hello", "yo", "world"};
auto unique_by_len = words 
    | std::views::unique([](const auto& a, const auto& b) {
        return a.size() == b.size();
      });
  </font>
  

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基本上就这些。C++20 的 Ranges 配合管道和投影，让算法调用变得更简洁、直观，尤其适合处理复杂数据结构和链式操作。不复杂但容易忽略的是投影的灵活使用——它能把任意成员或属性“提取”出来作为算法的依据，极大减少冗余 lambda 表达式。

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