C++20 ranges库通过视图(view)和管道操作符(|)实现算法与容器解耦,支持惰性求值、零拷贝和链式调用;需包含等头文件,使用std::views::filter/transform/take等视图组合,配合std::ranges::to转换为容器。

用 C++20 的 ranges 库,核心是把算法和容器解耦,用管道(|)组合视图(view),做到“按需计算、零拷贝、可链式调用”。不用再写冗长的迭代器对,也不用提前构造临时容器。
从头开始:包含头文件与启用范围算法
确保编译器支持 C++20(如 GCC 10+、Clang 12+、MSVC 19.30+),并在代码开头加入:
#include
#include
#include
#include iostream>
注意:std::ranges::sort、std::ranges::find 等是作用于整个范围(range)的重载版本,自动推导迭代器,无需手动传 begin()/end()。
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基础操作:用 views 做轻量级数据变换
views 是惰性求值的只读视图,不拷贝元素,适合链式过滤、截取、转换:
- 用
std::views::filter筛选偶数:v | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; }) - 用
std::views::transform平方:| std::views::transform([](int x) { return x * x; }) - 用
std::views::take取前 3 个:| std::views::take(3) - 多个视图可连写(推荐用括号或换行提升可读性):
v | filter(...) | transform(...) | take(...)
⚠️ 注意:视图本身不是容器,不能直接用 size() 或下标访问(除非是 std::views::common 或已转为容器)。
实战:替代传统 for 循环和 copy + algorithm 组合
比如「把 vector 中大于 5 的数平方后取前 4 个,存入新 vector」:
传统写法:
std::vector
std::vector
for (int x : v) if (x > 5) result.push_back(x*x);
result.resize(std::min(result.size(), size_t(4)));
ranges 写法(更清晰、无中间存储):
auto result = v
| std::views::filter([](int x){return x > 5;})
| std::views::transform([](int x){return x*x;})
| std::views::take(4)
| std::ranges::to<:vector>();
✅ 关键点:std::ranges::to(C++23 引入,但 GCC/Clang 在 C++20 模式下已支持)可将任意 range 转为容器;若编译器不支持,可用 std::vector{range.begin(), range.end()} 替代。
常见坑与建议
- 视图生命周期必须长于使用它的范围——不要返回局部
std::views::filter(...)给调用者(它引用了原容器) -
std::vector、std::array、C 风格数组、std::string等天然是std::ranges::range;自定义类型需满足 range 概念(有begin()/end()) - 调试时,视图无法直接打印,可先转成 vector 或用
std::ranges::copy到 ostream_iterator - 性能敏感场景慎用多层嵌套视图(虽惰性,但每次迭代都需跳过若干判断),必要时用
std::ranges::to物化中间结果
不复杂但容易忽略:Ranges 不是魔法,它让意图更明确、代码更紧凑,但底层仍是迭代器模型。理解 view 和 range 的区别,比死记函数名更重要。










