c++20 范围的意义是什么？ [已关闭]

Question

我很难理解 c++20 范围与老式迭代器相比增加了什么。是的，我想不再需要使用

begin

和

end

，但是简单的重载例如：

namespace std {
    template <typename Container>
    auto transform(Container&& container, auto&&... args) requires ( requires {container.begin(); container.end(); }) {
         return transform(container.begin(), container.end(), args...);
    }
}

可以解决这个问题。

为什么范围很有用？与迭代器相比，我什么时候应该使用它们？

编辑：我知道范围比迭代器还有其他优点（链接、更好的方法等......）。然而，这些（我认为？）都可以用迭代器来完成，我不明白为什么需要引入像范围这样的全新概念。

Answer 1

您反对自己的结论，如下所示：

template <typename Container>
auto transform(Container&& container, auto&&... args)
  requires ( requires {container.begin(); container.end(); }) {

那么...这是什么？它是一个采用满足约束的模板参数的函数。让我们忽略这个约束需要成员

begin/end

，而不是更合理的

std::ranges::begin/end

要求。

您要将此要求应用于多少个功能？可能很多。每个算法都会有一个具有此要求的版本。因此，这开始看起来不再像一次性要求，而更像是应该命名为

concept

。

特别是因为该概念可能应该指定算法需要哪种迭代器。您需要的不仅仅是会员

begin/end

；你需要它们返回一个

input_or_output_iterator

和

sentinel_for

迭代器：

requires ( requires(Container c)
{
  {c.begin()} -> input_or_output_iterator;
  {c.end()} -> sentinel_for<decltype(c.begin())>;
})

您真的想在每次要求“容器”时都输入此内容吗？当然不是;这就是命名概念的用途。

那么这个概念是什么？它是一个可以迭代的东西，是一个可以通过特定迭代器接口访问的值序列。

并且应该选择该概念的名称，以免暗示元素序列的所有权。

transform

 算法并不关心给定的内容是否拥有该序列。所以“容器”这个名字绝对是错误的。

所以我们称这个概念为

范围值序列。值序列可以通过迭代器/哨兵接口进行迭代。您可能需要有不同类别的值序列。输入序列、前向序列、连续序列等。您可能想检测序列是否可以在恒定时间内计算出大小，或者序列是否有界或从其所有者那里借用。

如果您可以编写创建这些值序列视图的运算符，岂不是很整洁？

任何其他名称的系列闻起来都一样甜。一旦你开始走上将迭代器与哨兵配对的黑暗道路，它将永远主宰你的命运。

范围是处理迭代器时的一个自然概念。基于范围概念构建的一切都是其产物。

Answer 2

大多数标准库核心概念（例如迭代器）的目的是统一标准库中常见的抽象。对于迭代器，这意味着为常用概念“this 指向容器中的元素，并且我们希望能够迭代容器”提供一个接口。

范围的要点是从公共用户界面隐藏原始迭代器。很多时候迭代时，我们需要2个指针；容器的开始和结束。 Ranges 尝试通过隐藏此接口并为在 begin() 和 end() 之间进行操作的函数提供单一接口来简化此操作。

特别是，范围视图是使用范围的主要原因。当您想要进行函数组合时，它们可以更轻松地阅读代码。

cppreference 中的示例是一个很好的使用示例：

#include <ranges>
#include <iostream>
 
int main()
{
    auto const ints = {0,1,2,3,4,5};
    auto even = [](int i) { return 0 == i % 2; };
    auto square = [](int i) { return i * i; };
 
    // "pipe" syntax of composing the views:
    for (int i : ints | std::views::filter(even) | std::views::transform(square)) {
        std::cout << i << ' ';
    }
 
    std::cout << '\n';
 
    // a traditional "functional" composing syntax:
    for (int i : std::views::transform(std::views::filter(ints, even), square)) {
        std::cout << i << ' ';
    }
}

与原始迭代器相比，范围和视图以接近零的成本提供了更高级别的抽象层。在我个人看来，特别是与使用不带范围的 C++ 编写的代码相比，“视图管道”更易于阅读且更易于维护。