Библиотека диапазонов (C++20)

 

C++

Поддержка компилятором

Автономные и размещённые реализации

Язык

Заголовки стандартной библиотеки

Требования к именованию

Макросы тестирования функциональности (C++20)

Поддержка языка

Библиотека концептов (C++20)

Библиотека метапрограммирования (C++11)

Библиотека диагностики

Библиотека общих утилит

Библиотека строк

Библиотека контейнеров

Библиотека итераторов

Библиотека диапазонов (C++20)

Библиотека алгоритмов

Библиотека численных данных

Библиотека ввода/вывода

Библиотека локализаций

Регулярные выражения (C++11)

Атомарные операции (C++11)

Библиотека поддержки конкуренции (C++11)

Библиотека файловой системы (C++17)

Технические спецификации

Указатель символов

Внешние библиотеки

 

Библиотека диапазонов

Доступ к диапазонам
begin cbegin end cend	rbegin crbegin rend crend	size ssize data cdata	empty
Преобразования диапазонов
to (C++23)
Примитивы диапазонов
iterator_tsentinel_t	range_size_trange_difference_t	range_reference_trange_rvalue_reference_t	range_value_t
Обработка висячих итераторов
dangling	borrowed_iterator_t	borrowed_subrange_t
Концепты диапазонов
range borrowed_range    sized_range	common_range view viewable_range	input_range output_range forward_range	bidirectional_range random_access_range contiguous_range
Представления
view_interface	subrange
Фабрики
empty_viewviews::empty	single_viewviews::single	iota_viewviews::iota	basic_istream_viewviews::istream
Адаптеры
views::all_tviews::all ref_view owning_view common_viewviews::common reverse_viewviews::reverse views::counted zip_viewviews::zip (C++23)(C++23) zip_transform_viewviews::zip_transform (C++23)(C++23)	take_viewviews::take take_while_viewviews::take_while drop_viewviews::drop drop_while_viewviews::drop_while adjacent_viewviews::adjacent (C++23)(C++23) adjacent_transform_viewviews::adjacent_transform (C++23)(C++23)	elements_viewviews::elements keys_viewviews::keys values_viewviews::values transform_viewviews::transform join_with_viewviews::join_with (C++23)(C++23) slide_viewviews::slide (C++23)(C++23)	filter_viewviews::filter join_viewviews::join split_viewviews::split lazy_split_viewviews::lazy_split chunk_viewviews::chunk (C++23)(C++23) chunk_by_viewviews::chunk_by (C++23)(C++23)
Объекты адаптеров диапазонов
Объекты замыкания адаптеров диапазонов
Вспомогательные элементы
copyable-box	simple-view

 

Библиотека диапазонов является расширением и обобщением библиотек алгоритмов и итераторов, что делает их более мощными, составными и менее подверженным ошибкам.

Библиотека создаёт и управляет представлениями диапазонов, облегчёнными объектами, которые косвенно представляют итерируемые последовательности (диапазонов). Диапазоны это абстракция над

• пары итераторов [начало, конец), например диапазоны, созданные неявным преобразованием из контейнеров. Все алгоритмы, использующие пары итераторов, теперь имеют перегрузки, которые принимают диапазоны (например, ranges::sort)
• подсчитанные последовательности [начало, размер), Ñ‚.е. диапазон, возвращённый views::counted
• условно-завершённые последовательности [начало, предикат), например диапазон, возвращаемый views::take_while
• неограниченные последовательности [начало..), например диапазон, возвращённый views::iota

Библиотека диапазонов включает алгоритмы диапазонов, которые применяются к диапазонам активно, и адаптеры диапазонов, которые применяются к представлениям лениво. Адаптеры могут быть объединены в конвейеры, чтобы их действия происходили по мере повторения представления.

Определено в заголовочном файле <ranges>
namespace std {     namespace views = ranges::views; }		(начиная с C++20)

Псевдоним пространства имён std::views предоставляется как сокращение для std::ranges::views.

Определены в пространстве имён std::ranges
Доступ к диапазонам
Определены в заголовочном файле <ranges>
Определены в заголовочном файле <iterator>
ranges::begin (C++20)	возвращает итератор на начало диапазона (объект точки настройки)
ranges::end (C++20)	возвращает ограничитель, указывающий на конец диапазона (объект точки настройки)
ranges::cbegin (C++20)	возвращает итератор на начало диапазона только для чтения (объект точки настройки)
ranges::cend (C++20)	возвращает ограничитель, указывающий на конец диапазона, доступного только для чтения (объект точки настройки)
ranges::rbegin (C++20)	возвращает обратный итератор на диапазон (объект точки настройки)
ranges::rend (C++20)	возвращает обратный конечный итератор диапазона (объект точки настройки)
ranges::crbegin (C++20)	возвращает обратный итератор на диапазон только для чтения (объект точки настройки)
ranges::crend (C++20)	возвращает обратный конечный итератор на диапазон только для чтения (объект точки настройки)
ranges::size (C++20)	возвращает целое число, равное размеру диапазона (объект точки настройки)
ranges::ssize (C++20)	возвращает целое число со знаком, равное размеру диапазона (объект точки настройки)
ranges::empty (C++20)	проверяет, пуст ли диапазон (объект точки настройки)
ranges::data (C++20)	получает указатель на начало непрерывного диапазона (объект точки настройки)
ranges::cdata (C++20)	получает указатель на начало непрерывного диапазона, доступного только для чтения (объект точки настройки)
Примитивы диапазонов
Определены в заголовочном файле <ranges>
ranges::iterator_t ranges::sentinel_t ranges::range_difference_t ranges::range_size_t ranges::range_value_t ranges::range_reference_t ranges::range_rvalue_reference_t (C++20)	получает связанные типы диапазона (псевдоним шаблона)
Обработка висячих итераторов
Определены в заголовочном файле <ranges>
ranges::dangling (C++20)	тип заполнителя, указывающий, что итератор или поддиапазон не должны быть возвращены, так как они будут висячими (класс)
ranges::borrowed_iterator_t ranges::borrowed_subrange_t (C++20)	получает тип итератора или тип поддиапазона из borrowed_range (псевдоним шаблона)
Концепты диапазонов
Определены в заголовочном файле <ranges>
ranges::range (C++20)	указывает, что тип является диапазоном, то есть предоставляет итератор begin и ограничитель end (концепт)
ranges::borrowed_range (C++20)	указывает, что тип является range, и итераторы, полученные из его выражения, могут быть безопасно возвращены без опасности зависания (концепт)
ranges::sized_range (C++20)	указывает, что диапазон узнаёт свой размер за константное время (концепт)
ranges::view (C++20)	указывает, что диапазон является представлением, то есть имеет постоянное время копирования/перемещения/присваивания (концепт)
ranges::input_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует input_iterator (концепт)
ranges::output_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует output_iterator (концепт)
ranges::forward_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует forward_iterator (концепт)
ranges::bidirectional_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует bidirectional_iterator (концепт)
ranges::random_access_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует random_access_iterator (концепт)
ranges::contiguous_range (C++20)	указывает диапазон, тип итератора которого соответствует contiguous_iterator (концепт)
ranges::common_range (C++20)	указывает, что диапазон имеет идентичные типы итератора и ограничителя (концепт)
ranges::viewable_range (C++20)	определяет требования к range для безопасного преобразования в view (концепт)
Представления
Определены в заголовочном файле <ranges>
ranges::view_interface (C++20)	шаблон вспомогательного класса для определения view, используя любопытно повторяющийся образец шаблон (шаблон класса)
ranges::subrange (C++20)	объединяет пару итератор-ограничитель в view (шаблон класса)

Фабрики диапазонов

Определены в заголовочном файле <ranges>
Определены в пространстве имён std::ranges
ranges::empty_view views::empty (C++20)	пустой view без элементов (шаблон класса) (шаблонная переменная)
ranges::single_view views::single (C++20)	view, который содержит единственный элемент указанного значения (шаблон класса) (объект точки настройки)
ranges::iota_view views::iota (C++20)	view, состоящий из последовательности, сгенерированной путём многократного увеличения начального значения (шаблон класса) (объект точки настройки)
ranges::basic_istream_view views::istream (C++20)	view, состоящий из элементов, полученных последовательным применением operator>> к соответствующему входному потоку (шаблон класса) (объект точки настройки)

Адаптеры диапазонов

Определены в заголовочном файле <ranges>
Определены в пространстве имён std::ranges
views::all_t views::all (C++20)	view, который включает все элементы range (псевдоним шаблона) (объект адаптера диапазона)
ranges::ref_view (C++20)	view из элементов некоторого другого range (шаблон класса)
ranges::owning_view (C++20)	view с уникальным владельцем некоторого range (шаблон класса)
ranges::filter_view views::filter (C++20)	view, который состоит из элементов range, который соответствует предикату (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::transform_view views::transform (C++20)	view последовательности, которая применяет функцию преобразования к каждому элементу (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::take_view views::take (C++20)	view, состоящий из первых N элементов другого view (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::take_while_view views::take_while (C++20)	view, состоящий из начальных элементов другого view, до первого элемента, для которого предикат не вернёт false (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::drop_view views::drop (C++20)	view, состоящий из элементов другого view, пропуская первые N элементов (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::drop_while_view views::drop_while (C++20)	view, состоящий из элементов другого view, пропуская начальную подпоследовательность элементов до первого элемента, для которого предикат вернет false (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::join_view views::join (C++20)	view, состоящий из последовательности, полученной уплотнением view, состоящего из range (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::split_view views::split (C++20)	view по поддиапазонам, полученным в результате разделения другого view с использованием разделителя (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::lazy_split_view views::lazy_split (C++20)	view по поддиапазонам, полученным в результате разделения другого view с использованием разделителя (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
views::counted (C++20)	создаёт поддиапазон из итератора и счётчика (объект точки настройки)
ranges::common_view views::common (C++20)	преобразует view в common_range (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::reverse_view views::reverse (C++20)	view, который перебирает элементы другого двунаправленного представления в обратном порядке (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::elements_view views::elements (C++20)	принимает view, состоящий из значений, подобных кортежу, и числа N, и создаёт view из N-го элемента каждого кортежа (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::keys_view views::keys (C++20)	принимает view, состоящий из парных значений, и создаёт view первых элементов каждой пары (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::values_view views::values (C++20)	принимает view, состоящий из парных значений, и создаёт view из вторых элементов каждой пары (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::zip_view views::zip (C++23)	view, состоящий из кортежей ссылок на соответствующие элементы адаптированных представлений (шаблон класса) (объект точки настройки)
ranges::zip_transform_view views::zip_transform (C++23)	view, состоящий из кортежей результатов применения функции преобразования к соответствующим элементам адаптированных представлений (шаблон класса) (объект точки настройки)
ranges::adjacent_view views::adjacent (C++23)	view, состоящий из кортежей ссылок на соседние элементы адаптированного представления (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)
ranges::adjacent_transform_view views::adjacent_transform (C++23)	view, состоящий из кортежей результатов применения функции преобразования к смежным элементам адаптированного представления (шаблон класса) (объект адаптера диапазона)

Некоторые адаптеры диапазонов заключают свои элементы или объекты функции в способную к копированию оболочку.

Объекты адаптеров диапазонов

Объекты адаптеров диапазонов это объекты точки настройки, которые принимают viewable_range в качестве своих первых аргументов и возвращают view. Некоторые объекты адаптеров диапазонов являются унарными, т.е. они принимают один viewable_range в качестве единственного аргумента. Другие объекты адаптеров диапазонов принимают viewable_range и другие завершающие аргументы.

Если объект адаптера диапазона принимает более одного аргумента, он также поддерживает частичное применение:

• пусть a будет таким объектом адаптера диапазона, и
• args... будет аргументами (обычно подходит для завершающих аргументов),

выражение a(args...) имеет следующие свойства:

• оно действительно тогда и только тогда, когда для каждого аргумента e в args... такого что E равно decltype((e)), std::is_constructible_v<std::decay_t<E>, E> равно true,
• когда вызов действителен, его объект результата сохраняет подобъект типа std::decay_t<E> инициализированный напрямую без списка с помощью std::forward<E>(e), для каждого аргумента e в args... (другими словами, объекты адаптеров диапазонов связывают аргументы по значению), и
• объект результата это объект замыкания адаптера диапазона (смотрите ниже).

Как и другие объекты точки настройки, пусть

• a будет объектом cv-неквалифицированной версии типа любых объектов адаптеров диапазонов,
• args... будет любой группой аргументов, соответствующих ограничениям operator() типа a,

вызовы

• a(args...),
• std::as_const(a)(args...),
• std::move(a)(args...), and
• std::move(std::as_const(a))(args...)

эквивалентны.

Объектом результата каждого из этих выражений является либо объект view, либо объект замыкания адаптера диапазона.

Примечания: operator() не поддерживается для версий типов объектов адаптеров диапазонов, квалифицированных как volatile или const volatile. При связывании массивы и функции преобразуются в указатели.

Объекты замыкания адаптеров диапазонов

Объекты замыкания адаптеров диапазонов это объекты, тип которых совпадает с типом одного из следующих объектов (без учёта cv-квалификации):

• унарные объекты адаптеров диапазонов,
• результаты привязки конечных аргументов объектами адаптеров диапазонов, и
• результаты объединения двух объектов замыкания адаптеров диапазонов с помощью operator|.

Объекты замыкания адаптеров диапазонов принимают один viewable_range в качестве единственного аргумента и возвращают view. Их можно вызвать с помощью оператора конвейера: если C объект замыкания адаптера диапазона, а R это viewable_range, эти два выражения эквивалентны:

C(R)
R | C

Этот вызов перенаправляет связанные аргументы (если есть) в связанный объект адаптера диапазона. В этом вызове связанные аргументы в C (если есть) идентично обрабатываются как левостороннее или правостороннее значение и cv-квалифицированы как C.

Два объекта замыкания адаптеров диапазонов могут быть связаны с помощью operator| для создания другого объекта замыкания адаптеров диапазонов: если C и D являются объектами замыкания адаптеров диапазонов, то C | D также является объектом замыкания адаптеров диапазонов, если это допустимо.

Связанные аргументы C | D определяются следующим образом:

• в объекте результата есть субъект того же типа (cv-квалификация отброшена) для каждого подобъекта в обоих операндах, который является связанным аргументом,
• такой связанный аргумент инициализируется напрямую, без списка инициализации, с исходным подобъектом в содержащем его операнде, где источник идентично обрабатывается как левостороннее или правостороннее значение и cv-квалифицируется как операнд,
• результат действителен тогда и только тогда, когда правильна инициализация всех связанных аргументов.

Эффект и валидность результата operator() определяется следующим образом: при viewable_range R эти два выражения эквивалентны (оба правильно или неправильно сформированы):

R | C | D // (R | C) | D
R | (C | D)

Примечание: operator() не поддерживается для версий типов замыкания объектов адаптеров диапазонов с квалификацией volatile или const volatile.

Вспомогательные концепты

Следующие концепты только для описания и используются для нескольких типов, но они не являются частями интерфейса стандартной библиотеки.

template<class R>   concept __SimpleView =                         // только разъяснение     ranges::view<R> && ranges::range<const R> &&     std::same_as<std::ranges::iterator_t<R>, std::ranges::iterator_t<const R>> &&     std::same_as<std::ranges::sentinel_t<R>, std::ranges::sentinel_t<const R>>

Примечание

Макрос тестирования функциональности: __cpp_lib_ranges

Пример

Запустить этот код

#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; };
 
    // "конвейерный" синтаксис для создания представлений:
    for (int i : ints | std::views::filter(even) | std::views::transform(square)) {
        std::cout << i << ' ';
    }
 
    std::cout << '\n';
 
    // традиционный "функциональный" синтаксис составления:
    for (int i : std::views::transform(std::views::filter(ints, even), square)) {
        std::cout << i << ' ';
    }
}

Вывод:

0 4 16
0 4 16

Отчёты о дефектах

Следующие изменения поведения были применены с обратной силой к ранее опубликованным стандартам C++:

Номер	Применён	Поведение в стандарте	Корректное поведение
LWG 3509	C++20	было неясно, как объекты адаптеров диапазонов связывают конечные аргументы	они связаны по значению