Диапазоны и представления в C++20

УГЛУБЛЕНИЕ

Разработчику

Диапазоны (<ranges>, C++20) описывают последовательность элементов, с которой можно работать единообразно: контейнер, массив, ленивая цепочка преобразований. Связь с циклами: 13. Ограничения шаблонов: 23, 11.

:::info Стандарт Нужен C++20 (-std=c++20). В корпоративных проектах на C++17 этот раздел — ориентир на миграцию; см. Конфигурация и сборка. :::

---

Range и view

Range — всё, для чего есть begin/end (контейнер, C-массив, строка).

View — невладеющее представление: не копирует данные, вычисляет элементы по запросу (лениво). Владелец данных живёт в исходном контейнере; view не продлевает его жизнь.

#include <vector>
#include <ranges>

std::vector<int> data{10, 20, 30, 40, 50};
auto evens = data
    | std::views::filter([](int x) { return x % 20 == 0; })
    | std::views::transform([](int x) { return x / 10; });

for (int v : evens) { /* 1, 2, 3, 4, 5 */ }

Пайп | читается слева направо: сначала фильтр, потом преобразование. Промежуточных vector нет.

---

Частые представления

View	Назначение
filter	Оставить элементы по предикату
transform	Отобразить каждый элемент
take / drop	Первые N / пропустить N
take_while / drop_while	Пока предикат истинен
reverse	Обратный порядок
keys / values	Для ассоциативных контейнеров (C++23: keys/values в std)

Пример «топ-3 после сортировки» без копирования всего контейнера в промежуточные векторы — сортировка всё же требует материализации; для уже отсортированных данных достаточно take.

---

Алгоритмы ranges

В <algorithm> есть перегрузки в пространстве std::ranges:

std::vector<int> v{3, 1, 4, 1, 5};
std::ranges::sort(v);
bool found = std::ranges::binary_search(v, 4);

Итераторы передаются как один range-аргумент — меньше ошибок «перепутал begin/end».

---

Remove-erase через ranges (C++23)

Классика удаления по условию:

std::vector<int> v{1, 2, 3, 2, 4};
auto tail = std::ranges::remove(v, 2);
v.erase(tail.begin(), tail.end());

В C++23 — std::erase / std::erase_if для контейнеров напрямую. Идиома в целом: 30.

---

Проекции (C++23)

Проекция — «по какому полю сравнивать/сортировать»:

struct User { std::string name; int age; };
std::vector<User> team{ /* ... */ };
std::ranges::sort(team, {}, &User::age);  // по возрасту

Третий аргумент — указатель на член или лямбда-проекция.

---

Опасности

1. Висячие ссылки. View на временный объект:

   auto bad = std::vector{1,2,3} | std::views::reverse;  // UB после ;

   Привязывайте view к именованному контейнеру с временем жизни длиннее использования.

2. Инвалидация итераторов. filter/drop не меняют вектор, но erase при итерации по view — ошибка. Сначала материализуйте индексы или используйте erase-идиому на контейнере.

3. Производительность. Ленивость выигрывает при короткой цепочке и одном проходе; многократный проход по тому же view с тяжёлым transform может быть хуже одного явного цикла.

---

Связь с концептами

Шаблоны вроде:

template<std::ranges::input_range R>
void dump(const R& r) {
    for (const auto& x : r) { /* ... */ }
}

принимают и vector, и ленивый view. Ошибки компиляции короче, чем у «голых» итераторов.

---

Когда оставить классический цикл

• C++17 в продакшене без планов обновления;
• критичный hot path, где профайлер показал регресс от абстракции;
• сложная логика с несколькими выходами из цикла — явный for читается проще.

В остальном ranges делают код ближе к декларативному стилю и снижают число временных контейнеров.

---

Дальше

• 30 — идиомы владения и копирования
• 18 — алгоритмы STL
• 1008 — задание на filter + transform

---