New Type Functions/Utilities for Dealing with Ranges in C++20

技术分享 2年前 (2023-12-04) 0 999+

Generic Types of Ranges

类型萃取从字面意思上来说其实就是帮助我们挑选某个对象的类型，筛选特定的对象来做特定的事。可以先来回顾一下以前的写法。

#include <vector> #include <iterator>  int main() {     std::vector v{1, 2, 3};     using iterator_type = std::vector<int>::iterator;      using difference_type = std::iterator_traits<iterator_type>::difference_type;     using iterator_catogory = std::iterator_traits<iterator_type>::iterator_category;     using pointer = std::iterator_traits<iterator_type>::pointer;     using reference = std::iterator_traits<iterator_type>::reference;     using value_type = std::iterator_traits<iterator_type>::value_type; }

到了C++20，我们有了ranges，我们有了更多强大的工具，可以说它们是处理ranges的强大工具，我们来看看具体的内容。

通过上图，很多内容都直观明了，为了避免晦涩难懂的抽象话术，我们通过代码来看看具体用法。

#include <vector> #include <ranges> #include <algorithm> #include <iterator> #include <type_traits>   int main() {     std::vector v{10, 20, 30};      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>::difference_type,                   std::iterator_traits<decltype(v)::iterator>::difference_type>); // OK     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>::pointer,                   std::iterator_traits<decltype(v)::iterator>::pointer>); // OK     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>::reference,                   std::iterator_traits<decltype(v)::iterator>::reference>); // OK     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>::value_type,                   std::iterator_traits<decltype(v)::iterator>::value_type>); // OK     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>::iterator_category,                   std::iterator_traits<decltype(v)::iterator>::iterator_category>); // OK     // 可以明显看到，比起传统的迭代器萃取，C++20的处理方式更加简洁，只用传入ranges类型，而不用传入迭代器类型，或许这就是ranges的魅力所在。          static_assert(std::is_same_v<std::ranges::sentinel_t<decltype(v)>,                    decltype(end(v))>); // OK     // 获取哨兵类型。      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_reference_t<decltype(v)>,                   decltype(v[0])>); // OK, both are int&     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_reference_t<decltype(v)>,                   std::remove_reference_t<decltype(v[0])>>); // Error, int& and int      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_value_t<decltype(v)>,                   std::remove_reference_t<decltype(v[0])>>); // OK, both are int     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_value_t<decltype(v)>,                   decltype(v[0])>); // Error, int and int&      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_size_t<decltype(v)>,                   std::size_t>); // OK      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_difference_t<decltype(v)>,                   std::ptrdiff_t>); // OK      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::range_rvalue_reference_t<decltype(v)>,                   decltype(std::move(v[0]))>); // OK      static_assert(std::is_same_v<std::ranges::borrowed_iterator_t<decltype(v)>,                   std::ranges::dangling>); // OK     static_assert(std::is_same_v<std::ranges::borrowed_subrange_t<decltype(v)>,                   std::ranges::dangling>); // OK }

Generic Types of Iterators

回到迭代器这一话题，为了更好的支持新的迭代器类型特征，你应该用如下的方式来代替传统的类型萃取。

#include <vector> #include <ranges> #include <type_traits> #include <iterator>  int main() {     std::vector v{1, 2, 3};     using iterator_type = std::vector<int>::iterator;      static_assert(std::is_same_v<std::iter_value_t<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>>, int>);     static_assert(std::is_same_v<std::iter_reference_t<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>>, int&>);     static_assert(std::is_same_v<std::iter_rvalue_reference_t<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>>, int&&>);     static_assert(std::is_same_v<std::iter_difference_t<std::ranges::iterator_t<decltype(v)>>, std::ptrdiff_t>);      using type1 = std::common_reference_t<int, int>; // int     using type2 = std::common_reference_t<int&, int>; // int     using type3 = std::common_reference_t<int&, int&>; // int&     using type4 = std::common_reference_t<int&, int&&>; // const int&     using type5 = std::common_reference_t<int&&, int&&>; // int&& }

common_reference_t过于复杂，暂且先跳过。可以看到，这也是萃取类型的一种方式，只不过写法不同罢了。话说回来，std::ranges::range_value_t<Rg>其实就是std::iter_value_t<std::ranges::iterator_t<Rg>>的简化。

New Functional Types

std::identity是一个函数对象，返回对象本身，可以搭配ranges的算法一起使用。

#include <iostream> #include <functional> #include <vector> #include <ranges> #include <algorithm>  int main() {     std::vector v{1, 2, 3};     auto pos = std::ranges::find(v, 9, [](auto x) { return x * x; });     if (pos != end(v))         std::cout << "Existn";      auto pos2 = std::ranges::find(v, 3, std::identity{});     if (pos2 != end(v))           std::cout << "Existn";          auto pos3 = std::ranges::find(v, 3);     if (pos3 != end(v))         std::cout << "Existn"; }

pos处传入一个lambda表达式，对容器当中的每一个元素进行平方，然后返回对应的迭代器。pos2处传入的正是std::identity，即对象自身，相当于不对原容器进行任何的具体操作，它跟pos3本质上是相同的。

std::compare_three_way也是一个函数对象，它与<=>这个运算符有关联。这个运算符有个有意思的名字，叫宇宙飞船运算符，因为它的形状长得像宇宙飞船。这是C++20比较有意思的一个特性。

#include <iostream> #include <type_traits> #include <functional>   int main() {     int a{3}, b{4};     auto result = (a <=> b);      if (result < 0)         std::cout << "a < bn";     else if (result == 0)         std::cout << "a == bn";     else          std::cout << "a > bn"; }