一個代碼示例讓你看懂 C++20 Ranges 的驚人魔力
親愛的程序員朋友們！還在為那些又臭又長的迭代器語法抓耳撓腮嗎？?? 別擔心，C++20給我們帶來了一件超級英雄裝備 - Ranges庫！它就像是給老舊的迭代器穿上了一件時尚外套，讓數據處理變得前所未有的優雅！?
想象一下，你有一個神奇的百寶箱（也就是我們的容器）??，里面裝滿了各種各樣的數據。在過去，要處理這些數據，你可能需要寫一堆讓人頭大的迭代器代碼 ??。但現在有了Ranges，一切都變得像魔法一樣簡單！??
來看看這個讓人眼前一亮的例子 ??：
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
// 假設這是我們的購物清單和價格 ??
std::vector<int> prices = {42, 13, 27, 89, 100, 25, 15};
// 我們想找出所有超過20塊的商品，并給它們打個超值八折！??
auto expensive_items = prices
| std::views::filter([](int price) { return price > 20; })
| std::views::transform([](int price) { return price * 0.8; });
std::cout << "雙11特惠價格: "; // 改成更有趣的輸出文本
for (double price : expensive_items) {
std::cout << price << "?? ";
}
// 輸出: 33.6?? 21.6?? 71.2?? 80?? 20??
}看到了嗎？這代碼優雅得就像在寫詩一樣！?? 使用管道符號 | 把各種操作串在一起，就像在玩樂高積木一樣有趣！??
讓我們再來看個更有趣的例子，這次我們要打造一個超級馬里奧世界 ??：
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
// 召集我們的游戲英雄們！??♂?
std::vector<std::string> players = {
"Mario", "Luigi", "Peach", "Bowser", "Yoshi"
};
// 給厲害的角色們升級，變身超級英雄！?
auto super_players = players
| std::views::filter([](const std::string& name) { return name.length() > 4; })
| std::views::transform([](const std::string& name) { return "Super " + name; });
std::cout << "? 超級英雄登場 ?\n";
for (const auto& name : super_players) {
std::cout << "?? " << name << " 華麗登場！\n";
}
// 輸出:
// ?? Super Luigi 華麗登場！
// ?? Super Bowser 華麗登場！
}Ranges庫不僅讓代碼變得清爽可愛，還自帶防護罩 ???，幫你避開各種討厭的bug。它就像是你的私人保鏢，讓你可以放心大膽地寫代碼，再也不用擔心那些煩人的越界問題啦！??
最神奇的是，Ranges還是個"懶惰"的小可愛 ?? - 它不會著急忙慌地處理所有數據，而是等到真正需要的時候才開始工作。就像點外賣一樣，下單之后廚師會等到外賣小哥來了才開始烹飪，既新鮮又高效！??
?? 小彩蛋：Ranges庫里還藏著很多好玩的功能等你來發現呢！比如views::zip可以把兩個序列像拉拉鏈一樣組合在一起 ??，views::enumerate則能給每個元素自動編號，就像給小朋友們排隊一樣！??
記住哦，優秀的代碼不僅要能跑起來，還要能講出一個精彩的故事。有了Ranges庫這個魔法棒，你的代碼也能變成一個充滿魔力的童話！? 讓我們一起用Ranges來創造編程的藝術吧！??
Ranges 庫的魔法世界 ??
想象一下，Ranges 庫就像是一個神奇的百寶箱 ??，它不僅讓我們告別了那些繁瑣的迭代器代碼，還給我們帶來了一個全新的魔法世界！它就像是給迭代器和算法穿上了一件魔法斗篷，讓它們變得更強大，更不容易犯錯 ?
在這個魔法世界里，Range 就像是一個百變小精靈 ??♀?，它可以變成各種各樣的形態：有時候它是一對可愛的迭代器小情侶 [begin, end)，手牽手漫步在容器世界里；有時候它是個計數小能手 begin + [0, size)，就像 views::counted 那樣一步一步數著前進；有時候它還會變成一個帶著任務的小偵探 [begin, predicate)，像 views::take_while 那樣一直探索直到找到特定的線索；甚至有時候它化身無限冒險家 [begin, ..)，像 views::iota 那樣勇往直前，永不停歇！??
這個魔法世界里有兩種神奇的魔法：一種是即時魔法（Range 算法）??，念咒語后立刻見效；另一種是慵懶魔法（Range 適配器）??，它會等到真正需要的時候才慢悠悠地發揮作用。就像是點外賣，一個是現成的快餐，另一個是等你真餓了才開始烹飪的私房菜！
而視圖（Views）就像是魔法世界里的輕功高手 ??，動作輕盈（輕量級），來去自如（常數時間復制/移動），還能和其他高手配合使用管道魔法，組成威力強大的組合技！就像這樣：
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
// 來看看這個神奇的魔法組合吧！?
auto magic_numbers = numbers
| std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; }) // 篩選出偶數小精靈 ??
| std::views::transform([](int n) { return n * n; }); // 讓它們變得更強大！??
// 看看我們的魔法成果吧！
for (int n : magic_numbers) {
std::cout << n << " ? "; // 輸出：4 16 36 64 100 ?
}看！這就是 Ranges 的魔法世界 ??，它讓我們的代碼不僅功能強大，還變得像講故事一樣有趣！讓我們一起在這個充滿魔法的世界里探索吧！??
更多魔法組合技！?
朋友們，想不想學習一些更厲害的 Ranges 魔法組合技呢？?? 讓我們一起來看看這些令人眼前一亮的高級用法吧！
#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>
int main() {
// 召喚一隊數字小精靈！??
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
// 來點魔法！讓我們從這隊小精靈中挑選一些特別的成員 ?
auto middle_numbers = numbers
| std::views::drop(2) // 讓前面兩個小精靈休息一下~ ??
| std::views::take(4); // 只邀請接下來的四個小精靈來玩！??
// 讓小精靈們手牽手，兩個一組排好隊 ??
auto number_pairs = numbers
| std::views::chunk(2); // 兩個兩個組隊，多么整齊呀！
// 來玩個水果超市的游戲！??
std::vector<std::string> fruits = {"??蘋果", "??香蕉", "??橙子"};
// 給每個水果標上價格標簽，就像在超市購物一樣！
auto fruit_prices = std::views::zip(fruits, numbers);
// 讓我們看看中間那幾個活躍的小精靈都有誰！
std::cout << "? 閃亮登場的小精靈們：";
for (int n : middle_numbers) {
std::cout << n << " 號小精靈 ?? "; // 3 4 5 6 號小精靈閃亮登場！
}
}看！這就像是在魔法世界里玩耍一樣！?? 我們可以讓數字小精靈們排隊（drop 和 take），讓它們手牽手組隊（chunk），甚至可以讓它們和水果小精靈們一起開派對（zip）！每一個視圖都像是給小精靈們施展的一個小魔法，而當這些魔法連在一起，就會產生意想不到的精彩效果！?
這些魔法不僅好玩，還特別實用！就像是給我們的代碼加上了魔法翅膀，讓它們可以自由翱翔！?? 而最棒的是，這些魔法都是即用即取的，不會浪費任何魔法能量，就像點外賣一樣，需要的時候才會開始準備！??
記住，在這個充滿魔法的 Ranges 世界里，我們都是快樂的魔法師，可以自由組合這些有趣的魔法，創造出更多精彩的代碼！?? 讓我們一起在這個神奇的世界里探索吧！??
Range 概念大家族 - 每個都是獨當一面的小能手！??
嘿，小伙伴們！今天讓我們來認識一下 Ranges 庫里的幾位超級英雄吧！??♂? 他們就像是一個歡樂的大家族，每個成員都有自己的獨門絕技！
想象一下，ranges::range 就像是這個家族的族長 ??，它定義了最基本的"范圍"概念 - 只要你有開始和結束，就是一個范圍！就像是在說"從這棵樹到那棵樹，這片草地都是我們家的"這樣簡單！??
ranges::view 則是家族里最輕盈的舞者 ??，它能以最小的代價復制和移動自己，就像一只靈巧的蝴蝶，輕輕掠過卻不會驚動花朵！來看個例子：
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
auto magical_view = numbers | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; });
// 哇！創建視圖的成本幾乎為零，就像變魔術一樣！?然后是 ranges::sized_range，這位小可愛可厲害了 ??，它總是能在眨眼間（常數時間）告訴你范圍有多大！就像是一個神奇的計數器：
std::vector<int> items = {1, 2, 3};
std::cout << std::ranges::size(items) << " 個寶貝！"; // 瞬間就知道有3個！?至于 ranges::input_range、ranges::forward_range 和 ranges::bidirectional_range，它們就像是三胞胎兄弟 ??????，各有各的本領：
- 老大只會往前沖（input） ??
- 老二既能往前沖還記得回頭看看（forward） ??
- 老三更厲害，前后溜達都不在話下（bidirectional） ??
std::list<std::string> magic_box = {"??", "??", "??"};
// 雙向列表，想往哪走就往哪走，多自在！
for(auto it = magic_box.begin(); it != magic_box.end(); ++it) {
std::cout << *it << " 耶！";
}?? 小提示：這些概念就像是魔法契約，在編譯時就能確保你的代碼和這些范圍玩得轉！不用擔心運行時才發現不合拍的尷尬！??
有了這些可愛的概念，我們寫代碼就像是在魔法世界里玩耍，既安全又有趣！讓我們一起用這些神奇的工具，創造出更多精彩的代碼吧！?
Ranges的前世今生 - 一個代碼進化的童話故事 ??
嘿,親愛的程序員朋友們!今天讓我來給大家講一個關于 Ranges 的童話故事~ ??
很久很久以前,在代碼的世界里,處理數據集合是一件特別麻煩的事情。程序員們不得不寫很多繁瑣的循環和迭代器代碼,就像這樣:
std::vector<int> scores = {60, 85, 92, 75, 88};
std::vector<int> passing_scores;
for(auto it = scores.begin(); it != scores.end(); ++it) {
if(*it >= 80) {
passing_scores.push_back(*it);
}
}
// 天啊,好多重復的代碼! ??直到有一天,D語言的小精靈帶來了一個神奇的想法 - "Range"! ??♀? 它告訴C++的設計者們:"嘿,為什么不能讓代碼讀起來像說話一樣自然呢?"
與此同時,一位叫 Eric Niebler 的魔法師創造了一個實驗性的魔法箱子 - Range-v3 庫! ?? 它展示了一種全新的寫代碼方式:
// Range-v3 帶來的全新魔法! ?
auto passing_scores = scores
| views::filter([](int score) { return score >= 80; });
// 哇!代碼突然變得如此優雅! ??這個創意太棒啦!C++標準委員會的智者們看到后,決定把這個魔法帶給所有的程序員。他們精心設計了新的魔法咒語,讓它變得更加強大:
// 來看看這個處理學生成績的例子吧!
std::vector<std::pair<std::string, int>> students = {
{"小明", 95}, {"小紅", 85}, {"小華", 75}
};
// 使用現代魔法來找出優秀學生! ??
auto honor_students = students
| std::views::filter([](const auto& student) {
return student.second >= 90; // 找出90分以上的學生
})
| std::views::transform([](const auto& student) {
return "?? 優秀學生: " + student.first; // 給他們加上小獎杯!
});
// 看看誰是優秀學生呀~
for(const auto& student : honor_students) {
std::cout << student << "\n"; // 輸出: ?? 優秀學生: 小明
}這個魔法最厲害的地方是它的"惰性求值"特性 ?? - 不會立刻處理所有數據，而是在實際需要結果時才進行計算。就像是一個聰明的學生，不會提前做完所有作業，而是按需完成每一步 - 既節省精力，又能確保高效！
而且這個魔法還特別聰明,它能在編譯的時候就發現問題:
// 假設我們想統計班級的平均分...
auto average = students
| std::views::transform([](const auto& student) {
return student.second; // 提取分數
})
| std::views::filter([](int score) { // ? 編譯器會說:"這樣不行哦!"
return score >= 0;
});
// 因為 transform 和 filter 的順序不對,編譯器會及時提醒我們! ??從2012年開始,這個魔法經歷了漫長的旅程:從實驗室里的小火苗 ??,到2020年最終成為C++20標準庫中的一顆璀璨明星 ?。現在,它已經成為了每個現代C++程序員的得力助手!
?? 小彩蛋: 知道為什么用管道符號 | 嗎?因為它看起來就像是數據流動的管道,讓代碼讀起來像在講故事一樣流暢!
有了這個強大的魔法,我們再也不用寫那些繁瑣的循環了。讓我們一起感謝那些為C++帶來這份禮物的魔法師們吧! ???
