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std::ranges::views::take, take_while,std::ranges::take_view，take_while_view

news 2025/7/3 22:55:31

std::ranges::views::take and std::ranges::take_view

是C++20 引入的范围库中的组件，用于创建包含原范围前 N 个元素的视图。

核心概念

std::ranges::take_view:
- 一个范围适配器，生成原范围的前 N 个元素的视图。
- 若原范围元素少于 N 个，则取整个范围。
- 惰性求值：不会立即复制元素，只在遍历时生成。
- 满足 view 概念（拷贝/移动成本低）。
std::ranges::views::take:
- 范围适配器闭包对象（Range Adaptor Closure Object），可通过管道操作符 | 链式调用。
- 生成 take_view，语法更简洁。

使用方式

1. 直接构造 `take_view`

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 创建包含前 3 个元素的视图
    auto tv = std::ranges::take_view(v, 3);
    
    for (int x : tv) {
        std::cout << x << " ";  // 输出: 1 2 3
    }
}

2. 通过 `views::take` 适配器

#include <ranges>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto tv = v | std::views::take(3);  // 链式调用
    
    for (int x : tv) {
        std::cout << x << " ";  // 输出: 1 2 3
    }
}

典型场景示例

示例 1：处理有限范围

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <ranges>
 
int main()
{
    namespace views = std::views;
    auto print = [](char x){ std::cout << x; };
 
    for (const char nums[]{'1', '2', '3'};
         int n : views::iota(0, 5))
    {
        std::cout << "take(" << n << "): ";
        // safely takes only upto min(n, nums.size()) elements:
        std::ranges::for_each(nums | views::take(n), print);
        std::cout << '\n';
    }
}

Output:

take(0): 
take(1): 1
take(2): 12
take(3): 123
take(4): 123

示例 2：处理无限序列

#include <ranges>
#include <iostream>

int main() {
    // 生成自然数序列 0,1,2,...，取前 5 个
    auto infinite = std::views::iota(0) | std::views::take(5);
    for (int x : infinite) {
        std::cout << x << " ";  // 输出: 0 1 2 3 4
    }
}

示例 3：链式组合适配器

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v = {5, 2, 8, 3, 1, 4};
    // 过滤偶数后取前 2 个
    auto result = v 
        | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; })
        | std::views::take(2);
    
    for (int x : result) {
        std::cout << x << " ";  // 输出: 2 8
    }
}

注意事项

N 为非负整数：传入负数可能导致未定义行为。
性能优势：惰性求值避免复制大范围。
兼容性：可与任何满足 std::ranges::range 的容器或视图组合。

通过 take_view 和 views::take，可以高效处理范围的前 N 个元素，是函数式编程风格的典型工具。

std::ranges::views::take_while and std::ranges::take_while_view

C++20 范围库中用于根据条件截取范围元素的组件。它们会生成一个视图，包含原范围中从起始位置到第一个不满足条件的元素之前的所有元素。