c++20 范围有什么意义？

Question

我很难理解与优秀的老式迭代器相比，c++20 范围增加了什么。是的，我想没有必要再使用 begin 和 end，而是简单的重载，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...);
    }
}

会解决这个问题。

为什么范围很有用，与迭代器相比，我应该在什么时候使用它们？

编辑：我知道范围比迭代器有其他优势（链接、更好的方法等...）。然而，这些（我认为？）都可以用迭代器完成，我不明白为什么需要引入一个全新的概念，如范围。

Answer 1

大多数标准库核心概念（例如迭代器）的要点是统一标准库中通常进行的抽象。对于迭代器，这意味着为常用概念 'this points to an element in a container, and we want to be able to iterate over the container'.

提供接口

ranges 的重点是从 public 用户界面中隐藏原始迭代器。很多时候在迭代时，我们需要 2 个指针；我们容器的开始和结束。 Ranges 试图通过隐藏此接口来简化这一点，并为在 begin() 和 end() 之间的所有函数提供单一接口。

特别是，范围视图是使用范围的主要原因。当您想进行函数组合时，它们可以让代码更容易阅读。来自 cppreference 的例子是一个很好的例子：

#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，范围和视图以接近于零的成本提供了更高级别的抽象层。在我个人看来，与使用没有范围的 c++ 编写的代码相比，特别是 'view piping' 更易于阅读和维护。

Answer 2

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？它是一个函数，它接受一个满足约束的模板参数。让我们忽略此约束需要成员 begin/end 而不是更合理的 std::ranges::begin/end 要求。

您打算将此要求应用于多少功能？应该很多吧每个算法都会有一个具有此要求的版本。所以这开始看起来不像是一次性要求，而更像是应该命名为 concept.

的东西

特别是因为该概念可能应该指定算法需要哪种迭代器。你不只是需要会员begin/end；你需要它们 return 一个 input_or_output_iterator 和一个 sentinel_for 迭代器：

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

你真的想在每次要求“容器”时输入这个吗？当然不是;这就是命名概念的用途。

那是什么概念呢？这是一个你可以迭代的东西，一系列可以通过特定迭代器接口访问的值。

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 算法不关心给定的内容是否拥有序列。所以“容器”绝对是个错误的名字。

所以我们称这个概念为范围值序列。可以通过 iterator/sentinel 接口迭代值序列。而且您可能需要具有不同类别的值序列。输入序列、正向序列、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。

如果您可以编写运算符来创建这些值序列的视图，那不是很好吗？

任何其他名称的范围闻起来都一样甜。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。

在处理迭代器时，范围是一个很自然的概念。一切都建立在范围概念之上

c++20 范围有什么意义？

What is the point of c++20 ranges?

c++

iterator

c++20

std-ranges